JPH065663B2

JPH065663B2 - 半導体露光方法及びその装置

Info

Publication number: JPH065663B2
Application number: JP62161296A
Authority: JP
Inventors: 良忠押田; 直人中島; 康裕吉武
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS647618A; US4862008A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体等の微細パターン露光方法及びその装置
に係り、特に短波長の光で結像露光し、露光波長より長
い波長の光で露光用結像系を通して被露光物体上の合せ
マークを検出し、アライメントするのに好適な露光方法
及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体回路の微細化に伴い、回路パターンの露光に使用
される光の波長はｇ線からｉ線、更にはたとえば1986年
発行のプロク，ステイ（Ｐroc.Ｓtie）No.633に記載さ
れているようにエキシマレーザ光を用いた露光方法が発
表されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術のようにエキシマレーザ光を用いた場合、
その可視域の波長（450nm乃至700nm）の半分になり、使
用できる縮小レンズの硝子材の種類も数種となり、露光
波長以外の波長に対する結像特性についての配慮が不可
能となる。

即ち、例えばフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレー
ザ（波長248.5nm）用の縮小レンズでは、石英ガラスの
みもしくは石英ガラスと蛍石との組合せによる結像系が
構成されている。

しかるに、上記の結像系を用いアライメント光として可
視光であるたとえばアルゴン（Ａr）レーザ（波長515n
m）およびヘリウム−ネオン（Ｈe−Ｎe）レーザ（543.5
nm，633nm）等を用いると、ウエハ上の合せマークを解
像度良くレチクル側に結像することが困難となる。

そこで、前記の従来技術は、縮小レンズとは別に合せマ
ーク専用の結像系の（オフアクシスアライメント系）を
用いてアライメントを行なっている。

しかるに、上記の方法では縮小レンズとオフアクシスア
ライメント光学系の光軸中心をアライメント精度（0.1
μｍ程度）以下の寸法精度に安定に保持することが困難
である。

また従来他の露光技術として露光光と同一の波長もしく
はこの波長に近い（遠）紫外光を用いて縮小レンズを通
してアライメントする方法が実施されている。

しかるに、この方法では、縮小レンズの焦点深度がます
ます浅くなるので、ウエハを平坦化するためにレジスト
を多層構造にしたり、厚く塗布する必要が生じ、露光光
と同一短波長のアライメント光をレジストの下方位置に
あるアライメントマークに照射し、その反射光を検出す
ることが困難になっている。

本発明の目的は、レジストに対し透過率の高い可視域或
いは近紫外のレーザ等指向性の高いスペクトル幅の狭い
光を用い、ウエハの合せマークを露光用縮小レンズを通
して検出（ＴＴＬ検出）し、精度の高いアライメントを
実現可能とする半導体露光方法及びその装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、微細なパターンが描画されているマスク
と、このマスクに露光光を照明し、その透過光を露光レ
ンズによりウエハ上の上記パターンの像として露光する
とき、上記ウエハ上に合せマークを上記露光光と異なる
波長のアライメント光で照明し、その反射光を上記露光
レンズを介して検出して該ウエハ上の合せマークの位置
を検出し、該ウエハと上記マスクとの相対位置合せを行
なうため、少なくとも上記照明もしくは検出の何れか一
方に上記露光レンズのアライメント波長における波面収
差を補正するホログラムを用いることを特徴とする半導
体露光方法によって達成される。

また、上記の半導体露光方法を直接使用する装置とし
て、マスク上に形成された回路パターンを照明する露光
用照明光源と、上記回路パターンを被加工物であるウエ
ハの表面に結像する露光レンズとを有し、上記ウエハ上
の合せマークに上記露光用照明光源の波長と異なるアラ
イメント光を照明する手段と、このアライメント照明手
段で照明され上記合せマークから反射したアライメント
光を上記露光レンズを通して検出するアライメント検出
手段とを備えかつ少なくとも上記アライメント照明手段
もしくはアライメント検出手段の何れか一方に上記露光
レンズのアライメント波長における波面収差を補正する
ホログラムを備えていることを特徴とする半導体露光装
置によって達成される。

〔作用〕

本発明は、少なくともウエハ上の重ねマークを照明もし
くは検出する何れか一方にホログラムを用いている。

即ち、既に公知のようにホログラムは物体の反射もしく
は透過後の光の強度に関する情報のみでなく、位相（波
面）に関する情報をも記録できる方法である。そのた
め、縮小レンズのアライメント波長における波面収差を
ホログラムに記録しておき、このホログラムを用いて該
縮小レンズのアライメント波長における収差を補正する
ようにすれば、該縮小レンズを通してアライメント光を
ウエハ上の合せマークに所望の形状、寸法を照明するこ
とが可能となり、かつ上記合せマークで反射したアライ
メント光を高い結像性能で検出することが可能となる。

つぎに、本発明によるホログラムを用いた露光装置のア
ライメント照明手段および検出手段の構成概念と作用に
ついて第15図(a)(b)(c)により説明する。

第15図(a)はホログラムの作成方法を示す斜視図であ
る。第15図(a)に示すように、石英ガラスにて形成され
た縮小レンズ３は、露光光(248.5nm)に対しては、ウエ
ハ面ＳＷと、レチクル面ＳＲとの間に高解像の結像関係
を有している。ただし、例えば515nmのアライメント波
長に対しては、ウエハ面ＳＷ上のスリット201(Ａ)の像
はレチクル面ＳＲに形成されず、該レチクル面ＳＲより
大きく離れた位置に形成されるのみでなく、このスリッ
ト201(Ａ)の像の解像度は著しく劣化するため、この像
を用いてウエハ像を検出し、アライメントを行なうこと
は、前述したように精度上不可能に近い。

そこで、第15図(a)に示すように、縮小レンズ３に対す
るウエハ面ＳＷに相当する位置にマスク200を設け、こ
のマスク200上に幅１μｍ前後のスリット201(Ａ)を形成
し、このスリット201(Ａ)をアライメント光と同一波長
のレーザ503″（又は513″）により照明する。〔第15図
(a)では、シリンドリカルレンズ210を用いてスリット20
1(Ａ)に効率良くレーザ光503″（又は513″）を照明し
ている。〕このようにしてスリット201(Ａ)を通過したアライメン
ト波長のレーザ光503″又は513″は、ウエハ２面ＳＷ上
に幅１μｍの光源があるかのごとく発射する。このレー
ザ光503′（又は513″）は縮小レンズ３を透過すると、
前述のようにレチクル面に相当する面ＳＲにスリット20
1(Ａ)の像を形成しないでその延長線上の位置Ａ_Ｉにぼ
けた像を形成する。なお、スリット像は、必ずしも実像
とはならず虚像になることもあるが、この場合でも後述
のように本発明による方法は同様に実現される。上記位
置Ａ_Ｉに向うレーザ光503′（又は513′）をミラー又は
ハーフミラー51により折返して位置Ａ_Ｉ′に上記位置Ａ
_Ｉの鏡像を形成するようにし、折返された光路に途中ホ
ログラム記録媒体８を配置してこの記録媒体８を折返し
たレーザ光503′（又は513′）が通過する位置81′に参
照光501′を重畳して照明し、ホログラム干渉縞を上記
ホログラム記録媒体８に記録する。

なお、上記参照光501′は、第15図(a)に示すように、Ｏ
_Ｉ点にレーザ光503′（又は513′）が収束するように、
集光レンズ80を用いて形成される上記折返しレーザ光50
3′（又は513′）が通過する位置81′に形成される第１
のホログラム81は物体光としてスリット200に主光線が
垂直となるレーザ光503″（又は513″）を用いて形成さ
れているため、この第１のホログラム81を第15図(b)に
示すようにＯ_Ｉ点で収束される（Ｏ_Ｉ点で出射する。）
再生光で再生すると、第１のホログラム81形成時の物体
光が完全に再現される。即ち、第１のホログラム81再生
（回折）光は、ミラー51と、縮小レンズ３とを逆方向に
たどって行くと第15図(a)に示すスリット201の位置に相
当する位置にスリット201の幅１μｍの開口像を形成す
る。従って、このスリット201の位置に相当する位置に
ウエハ上の合せマーク21が移動してくると、第15図(b)
に示すように、合せマーク21を非常に狭い領域に限定し
て照明することが可能となる。

また、上記ホログラム記録媒体８には、第２のホログラ
ム82が記録されている。この第２のホログラム82はつぎ
の方法によって形成される。

即ち、第15図(a)において、スリット201の照明光503″
はその主光軸がスリット面ＳＷに対してθの入射角で照
明される。スリット201を透過した透過光503′（又は51
3′）は縮小レンズ３およびミラー51を通過したのち、
ホログラム記録媒体８の位置82′に照射し、この位置8
2′で重畳し、かつ点Ｏ_Ｄに集光する参照光511′との間
に干渉縞を形成するので、位置82′に第２のホログラム
82が形成される。

この第２のホログラム82は第２図(c)に示すようにウエ
ハ上の合せマーク21（周期構造）からの回折光（回折角
θ）を検出するために用いられる。

次に上記ホログラムを用いた合せマーク21からの回折光
の検出方法について説明する。

前記のように、ウエハ上の合せマーク21へのレーザ照明
光503（第15図(b)参照）は、第１のホログラム81に形成
され、この第１のホログラム81により生ずるウエハ照明
光502はウエハ２の合せマーク21形成面に対して垂直方
向に照射する。その結果、周期構造（ピッチｐ）の合せ
マーク21からの回折角θはで反射し、縮小レンズ３およびミラー51を通過した検出
光502は、上記第２のホログラム82に入射するため、こ
の第２のホログラム82からの回折光511は第15図(c)に示
すように第２のホログラム82を形成したときの参照光51
1′の集光点Ｏ_Ｄに集光する。

従って、上記集光点Ｏ_Ｄに検出器（図示せず）を設置す
ることにより、合せマーク21の検出が可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を示す第１図(a)乃至(d)により
説明する。

第１図(a)乃至(d)において、１はレチクル（マスク）、
10は回路パターンの原画、２はウエハ、20は１回の露光
によって焼付けられるフィールドにして、１〜数チップ
の回路パターンである。21はウエハ２の合せマークにし
て、縮小レンズ３により、レチクル１上の回路パターン
の原画10が露光光（図示せず）に対しウエハ２上のフィ
ールド20に縮小結像される。４は照明手段にして、エキ
シマレーザ光源（図示せず）から発射したエキシマレー
ザ光４ａがレチクル１上に所望の指向性と照度均一性と
をもって照射したとき、レチクル１上の回路パターンの
原画10のうち、１乃至数チップ毎の回路パターンがエキ
シマレーザ光４ａによりウエア２上に露光、転写され
る。上記合せマーク21は、ウエハ２上に各露光フィール
ド20ごとにｘ方向合せマーク21_ｘとｙ方向合せマーク21
_Ｙが設けられている。本実施例では各合せマーク21_ｘ，
21_Ｙを別の検出光学系で検出しているが、図ではｘ方向
検出光学系50のみ図示している。而してこのｘ方向検出
光学系50は、ウエハ２上の合せマーク21にアライメント
レーザ光501を照明させ、その反射光503（または513）
を検出するもので、ミラー51，ホログラム８，開口付き
ミラー52、集光レンズ53，54、光検出器55から構成され
ている。

つぎに検出光学系50による検出方法について説明する。

アライメント用レーザ光源（図示せず）より出射したレ
ーザ光501は集光レンズ53により開口付きミラー52の開
口部521に集光され、この開口部521を通過した発散レー
ザ光501はホログラム記録媒体８に記録されている第１
のホログラム81を照射する。この第１のホログラム81か
らの回折光502は既に第15図を用いて説明したように、
ミラー51及び縮小レンズ３を通過した後、ウエハ２上に
幅１μｍ程度のスリット状の光503を照明する。このウ
エハ２上には、第１図(d)にその拡大図が示されている
ように、複数個の凹パターン210をピッチｐで配置した
同期構造の合せマーク21が記録されているので、ウエハ
２をＥ矢印方向に移動することによりスリット状の照明
光503がこの合せマーク21を照明すると、０次正反射光
の外に±１次、±２次……の回折光を発生する。上記±
１位回折光は次の式で示される反射角度θで縮小レンズ
３に飛び込む。

この±１次回折光は、縮小レンズ３を通過後、ミラー51
で反射してホログラム記録媒体８に記録されている第２
のホログラム82に入射する。この第２のホログラム82
は、第２図を用いて既に説明したように、ウエハ２の面
に相当する位置に配置されたスリット20に入射角θで照
明して形成されたホログラムである。このため合せマー
ク21から回折角θで回折してきたレーザ光512が上記の
ようにして第２のホログラム82に入射すると、この第２
のホログラム82からの回折光（再生光）511は第２図に
示すＯ_Ｄの位置に相当する位置に集光する。他方ウエハ
２からの反射光503が第２のホログラム82を照射し、回
折しないでそのまま透過する０次光は開口付きミラー52
の開口部521を通過する。上記第１のホログラム81の１
次回折光511は開口付きミラー52の開口部521の以外の壁
面のＯ_Ｄ位置で反射し、集光レンズ54により光検出器55
に集光される。この光検出器55は回折光511が集光され
ると、第１図(c)に示されているように検出信号(I)が発
生するため、この信号の中心位置とこの中心位置を検出
しているときのウエハ２の位置の情報が求まれば合せマ
ーク21のｘ方向の位置が求められる。同様な方法によ
り、図示しないｙ方向の検出光学系にて合せマーク21の
ｙ方向の位置が求められる。このようにして求められた
ｘ，ｙ方向の位置を検出する合せマーク21の位置情報を
基にしてウエハ２とレチクル１との相対位置合せを図示
しないウエハ粗動機構と、ウエハ又はレチクル微動機構
により行なうことにより、ウエハ２上に正確にレチクル
１の回路パターンの原画10を重ね露光することができ
る。

なお、第１図において第２のホログラム82を用いた場合
を示しているが、これに限定されるものでなく、第２の
ホログラム82を用いないで合せマーク21からの１次回折
光もしくは±１次回折光を直接検出することも可能であ
る。

つぎに本発明の他の一実施例を示す第２図(a)(b)につい
て説明する。なお、第２図(a)(b)において前記第１図
(a)乃至(d)と同一符号をつけた部品は第１図(a)乃至(d)
と同一部品を示している。

第２図(a)(b)においては、ウエハ２上の合せマーク21を
照射するスリット状のレーザ光503は第１図と同様ウエ
ハ２の合せマーク21形成面に対して垂直方向に入射する
が、この場合はウエハ２が固定されているスリット状の
レーザ光503が第２図(b)に示すＥ矢印方向に走査する。
そして、こスリット状のレーザ光503の走査は、照明レ
ーザ光501′をガルバノミラー57により偏向することに
よって実現している。即ちガルバノミラー57をＺ軸を中
心にして僅少だけ偏向すると、集光レンズ53′で反射板
58に集光される位置が僅かにｙ方向に変位するので、そ
の結果ホログラム照明光501′は入射角度を僅かに変化
して第１ホログラム81からの回折光503はウエハ２上に
スリット状ビーム503を形成し、これがｘ方向にガルバ
ノミラー57の偏向と同期して移動する。このように同期
状パターン210からなる合せマーク21を回折光503が垂直
方向に照明しつつその照明位置を移動することによって
合せマーク21からの反射回折光513は縮小レンズ３を透
過後第２のホログラム82をその入射角度が僅かに変化し
ながら照射するので、第２のホログラム82により再生さ
れる一次回折光512はビームスプリッタ56により反射さ
れ、開口付き遮光板52′の開口部520に入って通過す
る。一方周期パターン210の正反射光は、第１のホログ
ラム81に入射し、０次光及び１次光は遮光板52′の開口
部520のない壁面のＯ_Ｄ位置で遮光される。また周期パ
ターン210の１次回折光は第２のホログラム82に入射後
も０次光と同様遮光板52′の開口部520のない壁面のＯ
_Ｄ位置で遮光される。この結果遮光板52′の開口部520
は所望の周期パターン210の回折光のみ通過する。この
所望の周期パターン210の回折光512は開口部521近傍で
集光するが上記で説明したように第２のホログラム82の
入射角が変化しているため、この集光位置はウエハ２へ
のレーザ光４ａの照射位置の移動に伴って変化する。さ
らに上記開口部520を通過した回折光512の集光位置は結
像レンズ550により一次元センサ55′上に結像される。
したがって駆動制御回路９によりガルバノミラー57を偏
向し、その間に一次元センサ55′への画像情報を取り込
み、偏向終了後、一次元センサ55′の情報を読み取れ
ば、合せマーク21の像（１次回折光による像）が信号と
して得られる。

つぎに、本発明のさらに他の一実施例を示す第３図(a)
(b)について説明する。なお、第２図と同一部品は同一
符号をもって示す。

第３図(a)においては、合せマーク21が第３図(b)に示す
ように棒状に形成されている。またレチクル１の回路パ
ターンの原画10の周辺一部に形成されたクロム膜（又は
酸化クロム膜）をミラー51″として用いている。即ち、
ガルバノミラー57で偏向された照明光501′は、ホログ
ラム81を照明し、その回折光502′はミラー51′、レチ
クルミラー51″で反射して縮小レンズ３を通り、棒状の
合せマーク21を垂直方向にかつその位置を変えながら照
明する。ついで、棒状の合せマーク21を反射した光50
3′は、再び縮小レンズ３を通ってレチクル１上のミラ
ー51″、ミラー51′で反射し、再び第１ホログラム81に
入射する。この第１のホログラム81を通過し回折する光
503′はビームスプリッタ56で反射して一点に集光す
る。この集光点は結像レンズ550により一次元センサ5
5′上で結蔵される。そのため、ガルバノミラー57の偏
向によりウエハ２上の合せマーク21への照射位置が変化
し、同時に上記第１のホログラム81を通過した回折光50
2′がビームスプリッタ56で反射して集光する位置が変
化するので、一次元センサ55′には合せマーク21の像が
得られる。従って、本実施例では第１のホログラム81を
照明用及び検出用として用い、前記の実施例と同様なタ
イミングでガルバノミラー57と一次元センサ55′とを駆
動することにより合せマーク21の像（一次回折光による
像）が信号として得られる。

つぎに本発明のさらに他の一実施例を示す第４図(a)(b)
について説明する。なお、前記第２図および第３図と同
一部品は同一符号をもって示す。

本実施例においては、ホログラム記録媒体８に３つのホ
ログラム81，83及び83′が記録されている。第１のホロ
グラム81は、前記第３図に示す第１のホログラム81と同
一機能を有しており、棒状の合せマーク21を垂直方向に
落射照射するとともにその反射光を検出するのに用いら
れる。第２のホログラム83は棒状の合せマーク21に入射
する角度が第５図(b)に示すようにで（但し入社光504
はｙ座標及びｚ座標の面内にある。）照明するために用
いられる。第４図(b)に示すようにウエハ２に入射各
で入射した照明光504は、棒状合せマーク21で反射角−
で反射すると、この反射光514は、第３ホログラム8
3′に照射し、この第３ホログラム83′で回折したの
ち、ビームスプリッタ56で反射し、遮光板52′の開口部
510を通って一次元センサ55′に結像される。またウエ
ハ２上の合せマーク21を垂直方向に落射する場合には、
遮光板52′の開口部510を通って前記第４図に示す場合
と同様に一次元センサ55′に結像される。而してこれら
ウエハ２上に垂直方向から落射照明する場合と傾斜角
で落射照明する場合との切換は、駆動制御回路９からの
駆動信号によりガルバノミラー59を偏向することによっ
て行なわれる。また、このようにして垂直方向及び傾斜
角でそれぞれウエハ2上の合せマーク21を照明し、反射
した光514が一次元センサ55′で結像され検出された信
号は加算され、これによって傾斜角側の信号が合せマー
ク21近傍のレジスト塗布むらによる検出波形の非対象性
となるのを、垂直方向側の信号によって大幅に低減する
ことができる。なお、２傾角照明によるレジスト塗布む
らの効果については本発明が既に特許出願している特願
昭61-41743号に記載されているように、２傾角を採用す
ることにより実効的に２波長で検出することに相当し、
レジスト内干渉の強度変化が１傾角（１つの入射角）よ
り小さくなってレジストの厚さ変化による影響を受けに
くくなる。この点についてさらに詳述すると、第11図
(a)は波長が0.515nm検出のＮＡ（開口数）が0.42でかつ
照明角度が０°と23°との場合のレジスト１厚みと多干
渉度を示した図である。同図から明らかなように、レジ
スト１の厚みの変化に対し、干渉強度が大きく変らない
領域では、レジストの塗布むらの影響を受けにくく、特
にレジスト１の厚みが1.5μｍ乃至３．０μｍの範囲で
は２傾角照明の効果が大きく表われている。また検出の
ＮＡが露光パターンの微細化に伴い大きくなる程、傾角
照明の入射角度を大きくすることが可能となり、塗布
むらの影響を除去する上で有利である。なお、第11図
(b)は２個のガルバノミラー57，59の駆動タイミング図
即ち、偏向角Δθ57とΔθ59の経時変化であり、第11図
(c)に示すように経時変化ｔ_０乃至ｔ_１では傾角が０
°のときの垂直照明であり、経時変化ｔ_２乃至ｔ_３では
傾角が23°のときの傾角照明である。第11図(b)(c)に
示すように経時変化ｔ_０乃至ｔ_３間で得られる傾角＝
０°と＝23°との照明に対する検出像の和を取ること
により、レジスト１の厚さ変化に対し、第11図(a)に示
す関係が成立する。

つぎに本発明のさらに他の一実施例を示す第５図(a)(b)
(c)について説明する。なお、前記第３図及び第４図と
同一部品は同一符号をもって示す。

第５図(a)においては、ウエハ２上の合せマーク21を検
出するのに互いに波長がλ_１，λ_２と異なる２個のレー
ザ光5031，5031′を用いている。即ち、ホログラム記録
媒体８には、第５図(c)に示すように波長λ_１用ホログ
ラム821，822，821′と、波長λ_２用ホログラム831，83
1′，832，832′が形成されている。また上記波長λ_１
用ホログラム821，822，822′及び波長λ_２用ホログラ
ム831，831′，832，832′のうち、λ_１用ホログラム82
1，822と波長λ_２用ホログラム831，832は照明用であ
り、他の波長λ_１用ホログラム822′と波長λ_２用ホロ
グラム832′とは検出用であり、とくに波長λ_１用ホロ
グラム821は検出用を兼ねている。さらにこれら波長の
異なる７つのホログラムは第６図(a)(b)に示す方法によ
って形成されている。即ち、第15図にホログラム作製法
と照明時並びに検出時の使用法を示したごとく、第６図
(a)(b)において、実線の光線521，522，522′の波長λ
_１及び点線の光線531，531′，532，532′の波長λ_２に
対してそれぞれホログラム821，822，822′，831，83
1′，832，832′が形成される。なお、一般に縮小レン
ズ３の露光光４a以外の波長では、ウエハ２上の合せマ
ーク（第７図(a)ではスリット201に相当）の像は波長λ
が異なると、Ａ_Ｉ１とＡ_Ｉ２とで示すように異なる位置
に形成される。これらの像はミラー51で折返されて
Ａ_Ｉ′_１とＡ_Ｉ′_２とに結像する。そのため、上記各光
線521，522，522′，531，531′，532，532′の光路中
のホログラム記録媒体８を設置すれば、波長λ_１の参照
光501と波長λ_２の参照光511をホログラム記録媒体８上
で重ね露光してホログラム821，822，822′，831，83
1′，832，832′を形成する。なお、第６図(a)に示すい
わゆる物体光はスリット201を第６図(b)に示すように波
長λ_１の光線521或いは波長λ_２の光線531で照射するこ
とにより、スリット201を通過するスリット透過光とし
て得たものである。このようにして得られた物体光に対
して形成された波長λ_１のホログラム821或いは波長λ
_２ホログラム831の他に第６図(b)に示すようにスリット
201の入射角を変化させる。即ち、波長λ_１と波長λ
_２に対しそれぞれ光線522，522′，531′，532，532′
を形成し、これらの光線522，522′，531′，532，53
2′をスリト201に照射し、その透過光を物体光としてホ
ログラム822，822′及び831′，832，832′を形成す
る。この際、参照光は上記ホログラム821,831を形成し
たときと同様に位置Ｏ_Ｉに集光する参照光501，511を用
いる。但し参照光501，511は形成しようとするホログラ
ム822，822′及び831′，832，832′以外の部分を露光
すると、かぶり現象が発生して他のホログラム821，831
の回折効率を低下させてしまうので、必要な部分以外へ
のかぶり露光をさけるためのマスク（図示せず）をホロ
グラム記録媒体８の近傍のレチクル１側に設置してい
る。

このようにして形成されたホログラム821，822，82
2′，831，831′，832，832′を第６図(a)(b)に示す縮
小露光装置に設置し、これらのホログラム821，822，82
2′，831，831′，832，832′に再生レーザ光を照射す
ると、この再生レーザ光がカルバノミラー57により偏向
されることによって既に説明したように照射ビーム5031
がウエハ２の合せマーク21上を第６図(b)に示すＥ矢印
方向に走査させるので、ウエハ２から反射したレーザ光
5031′は、傾角＝０のときには照射時と同一のホログ
ラム821にまた傾斜角＞０のときには、上記のホログ
ラム821を中心にしてその対称の位置にあるホログラム
たとえば照明時のホログラムが831のときには、ホログ
ラム831′で検出される。したがって、第５図(a)に示す
各ホログラムにより照明或いは検出される条件を第１表
に示すようにホログラムを形成すれば前記特願昭61-417
43号に記載されているようにレジスト塗布むらに対し検
出波形の非対称性が小さくなる。従って検出誤差の小さ
なウエハ合せマーク21の検出を行なうことができる。

なお、第５図(a)のカルバノミラー59は第２のガルバノ
ミラーであり、波長λ_１とλ_２の光を同時にホログラム
に照射するとともに、ガルバノミラー59を偏向すること
により、ウエハへの入射角度を変える機能を有する。即
ち、ホログラム821と831はガルバノミラー59の一つの偏
向角により同時に波長λ_１とλ_２のレーザにより照射さ
れ、ガルバノミラー59の偏向角を変えることにより、ホ
ログラム822と832が波長λ_１とλ_２のレーザにより同時
に照明される。このようにして、２波長（λ_１，λ_２）
に対し２つの入射角で検出された信号を合成し、合成さ
れた波形の中心位置を求める。

つぎに本発明による合せマーク検出方法についてさらに
詳細に説明する。

第12図は(a)(b)(c)は合せマークを検出する際の２個の
ガルバノミラーの偏向角の経時変化と、合せマークへの
入射光および合せマークからの反射光を示している。な
お、２個のガルバノミラー及び検出器の駆動制御は図示
しない駆動制御回路（前記第２図，及び第４図参照）で
行なっている。時刻ｔ_０〜ｔ_１の間には第12図(c)に示
すように、波長λ_１及びλ_２の光は入射角λ_１＝０
°，λ_２＝３°で合せマーク21に入射する。入射角３
°の傾角は合せマーク21の長手方向に垂線より３°傾け
た方向に付けた角度である。２つの波長λ_１λ_２で照明
する間（ｔ_０〜ｔ_１）に第５図のガルバノミラー57を僅
かに偏向し、合せマーク21をスリット状の照明光5031と
5021が検出方向（第５図矢印）に動かす。前述したごと
く、合せマーク21からの反射光5021′，5031′は、両波
長λ_１，λ_２ともリニアセンサ55′上に集光し、しかも
スリット状照明光5031，5021の走査に応じてリニアセン
サ55′上の集光位置が変化する。従ってｔ_０〜ｔ_１の間
のガルバノミラー57の走査が終れば、合せマーク21の像
がリニアセンサ55′に蓄積されているので、ｔ_１〜ｔ_２
の間に蓄積された像を読み取ればよい。次に第６図のガ
ルバノミラー59を時刻ｔ_２〜ｔ_３の間一定量偏向し、ホ
ログラム822と832を同時に照明することにより、第12図
(a)に示すように、合せマーク21に対し、波長λ_１のレ
ーザ光5022は入射角20°，λ_２のレーザ光5032は20°で
照明し、上記の方法同様に、両波長λ_１λ_２での検出波
形を得る。このように２つの波長λ_１λ_２を上記の２つ
の入射角度０°，３°で合せマーク21に照射した結果得
られる４つの波形の合成検出強度は、レジスト１の厚み
(d)の変化に対し、第13図に示すように干渉強度が得ら
れる。但し本実施例ではλ_１＝514.5nm，λ_２＝543.5nm
である。第13図から明らかなように本実施例ではレジス
ト１の厚みｄが、１〜4.5μｍの範囲に亘り、干渉強度
変化が小さくなり、特にレジスト１の厚みｄが1.5〜４
μｍの範囲では最大干渉強度変化の１／５以下となって
いる。この結果、合せマーク21のエッジ部近傍で生じる
レジスト１の塗布むらによって発生する検出パターンの
非対称性は大幅に低減できる。第14図はこの非対称性の
低減を示した図である。第14図(a)は基板42上のレジス
ト43の塗布むらを示しており、レジスト43の厚さｄが2.
3μｍあり、塗布むらが0.1μｍある場合である。従来の
単純な２波長検出（垂直入射のみ）では第１図(b)に示
すような波形となる。これに対し本実施例の検出波形は
第14図(c)の様になり、検出波形の非対称性は大幅に少
なくなり、真のマーク中心から検出中心までの距離Δ
ｘ、即ち検出誤差は0.16μｍから0.04μｍに大幅に低減
し、高精度検出を実現している。

つぎに本発明のさらに他の一実施例を示す第７図により
説明する。

第７図においては、つぎの問題を解決するための実施例
である。即ち、波長λの短いエキシマレーザ露光光（例
えばλｅ＝248.5mm）に対し製作された縮小レンズ３に
対して、可視光の光で検出すると、特に縮小レンズ３が
石英ガラスのみから形成される場合、ウエハの像はレチ
クル１側に実像を結ばず、ウエハ２側に虚像を形成する
ことがある。これは石英ガラスの屈折率の分散が248.5n
m近傍で大きくなるためである。このような虚像を作る
と、ウエハ２上の合せマーク21を可視光で照明した光50
1は、集光レンズ53を透過後大きく広がってしまう。第
７図の実施例ではこの問題を解決するため、広がった凸
レンズ84で集光し、ビーム径を小さくしている。即ち第
８図(a)に示すようにウエハ１上合せマーク（第８図(a)
のスリット201に相当）から出射した可視のアライメン
ト光513′を凸レンズ84によりＡ_Ｉ″位置に集光する。
この集光位置Ａ_Ｉ″と、集光レンズ84の中心位置に配置
したホログラム記録媒体８上では、適度の広がりとな
る。第８図(a)は凸レンズ84を含んだ縮小レンズ光学系
３の波面収差補正用ホログラム81の作製方法を示す図で
ある、上記のごとく凸レンズ84により、スリット201を
透過した検出用レーザ光513′はＡ_Ｉ″に集光する。上
記光路中に配置されたホログラム記録媒体８を通過する
部分に、集光位置Ｏ_Ｉに集光する参照光501を重ね露光
し、波面収差補正機能を有する照明かつ検出用のホログ
ラム81を形成する。第８図(b)はこのようにして形成さ
れたホログラム81を用い、上記凸レンズ84を組込んでウ
エハ２の合せマーク21を、スリット201のスリット幅と
ほぼ同程度の広がりで照明する照明系の原理図を示して
いる。このようにホログラム81の波面記録機能を用いれ
ば、Ｏ_Ｉ点に集光し、ホログラム81の形成時の参照光路
を逆にたどる光512をホログラム81に照明すれば、上述
のスリット幅にほぼ等しい狭い範囲のウエハ照明が実現
する、このようにしてウエハ２の合せマーク21に照明し
反射した光513′は、第８図(c)に示すように縮小レンズ
３、凸レンズ84を通り、ホログラム81に入射し、一次回
折光511が集光点Ｏ_Ｄに集光する。従って第７図に示す
ようにウエハ合せマーク検出系50を構成し、棒状マーク
21をホログラム81を用いて照明、検出することにより、
ウエハの矢印方向の走査に応じ、合せマーク21の波形信
号が、光検出器55により得られる。

つぎに、本発明のさらに他の一実施例を示す第９図(a)
(b)(c)について説明する。

第９図(a)(b)(c)においては、ウエハ20の合せマーク21
への照明光が前記の実施例とは異なっている。即ち第９
図(a)では、合せマーク照明光は、合せマーク21の部分
を照明するのではなく、合せマーク21全体とその周辺も
若干含めて広く照明している。この照明光はウエハ２の
面上ではほぼ並行光束に近い波面を有している。この照
明光を発生するホログラムが85である。このホログラム
85は第10図(d)に示す方法により製作される。即ち、ウ
エハ２の面に相当する位置にピンホール板220が配置さ
れる。このピンホール板220には直径が、ウエハ合せマ
ーク21より若干大きいピンホール221が明けられてい
る。このピンホール221に下方よりコリメータレンズ系2
31，232を用い、細い平行レーザビーム513′′′を照射
する。ここを透過したレーザ光513′′′は縮小レンズ
３、ミラー51、凸レンズ84を経て、ホログラム記録媒体
８を比較的狭い範囲で照明する（ピンホール221の径が
前出のスリット幅に比べて大きいので、回折による広が
りが小さいため）。他方同一レーザ光源より得られた参
照光501′はレンズ80による集光点Ｏ_Ｉに集光し、かつ
ホログラム85上で、ピンホール透過光と重畳する。この
ようにして形成されたホログラム85を第10図(b)に示す
ように集光点Ｏ_Ｉより出射するごとき再生光505で、再
生すると、第10図(c)に拡大図を示すごとく、ウエハ上
の合せマーク21全体を平面波（平行光）で照明する光が
得られる。第10図(a)に示すごとく、ホログラム記録媒
体８には第10図で説明した照明用ホログラム85の外に、
第１図の実施例で説明した合せマーク21からの回折光50
5′を検出するためのホログラム82（82′，但し82′は
−１次回折検出用）も記録されている。但し第９図(a)
の実施例では第１図と異なりホログラム82は凸レンズ84
を用いて作られている。ホログラム82は第15図にその原
理を示すようにスリット透過光の波面をＯ_Ｄ点に集光す
る参照光511′により記録されたものである。しかも第
２図の実施例で説明したように、スリット状照明光503
（第２図）の走査により、検出回折像Ｏ_Ｄはその場所が
変化する。このことにより、第９図に示す実施例のよう
に合せマーク21全体を照明し、ホログラム82で検出すれ
ば、合せマーク21の回折光505′による合せマーク21の
像がＯ_Ｄ位置に形成されることになる。この像を結像レ
ンズ550により一次元センサ55′上に結像すれば、合せ
マーク21の検出信号が第９図(b)のごとく得られ、精度
の高い検出信号が可動部を設けずに検出されることにな
る。なお52′は開口部付きのミラーである。

次に本発明の一実施例であり、ホログラムとして、縮小
レンズ３の設計データからホログラム82を形成し、この
ホログラム82を用いてアライメント検出を行なう方法に
ついて説明する。縮小レンズ３に対するウエハ２の面に
相当する位置におかれた上記の実施例に於るホログラム
作成用のマスク200上の開口を通過するアライメント波
長の光が、レンズを通過した後のホログラム位置での波
面収差は計算により求まる。同様にホログラム作成時の
参照光のホログラム位置での波面も求めることができ
る。従って両光のホログラム位置に於る干渉パターンは
理論的に求めることが可能となる。この干渉縞強度Ｉ
（ｘ．ｙ）の式は例えば以下の式の様になる。

Ｉ(x,y)＝｜exp{iφ_RL(x,y)}＋exp{iφ_R(x,y)}｜^２上式でφ_RL(x,y)は縮小レンズ透過後の波面（位相）で
あり、φ_R(x,y)は参照光の波面（位相）である。従つて
Ｉ（ｘ，ｙ）の平均強度（＝１）より大の部分は透明、
小の部分は不透明にする。この様な２値化干渉像をＥＢ
描画装置で５倍に拡大して描画する。ＥＢ描画装置の特
性上、最小描画単位は決まっているから、この最小描画
単位でＩ(x,y)をサンプリングし、各サンプリング点に
おける強度が１以上か、１以下かに分けそのサンプル点
の描画データ値（抜きパターンか否か）を決定し、ＥＢ
描画データを作成する。このデータを元に、ＥＢ描画装
置を用いてレチクルを描画する。このレチクルは前述の
ごとく、最終的なホログラムの干渉パターンの５倍にな
っているので、これを縮小露光装置のレチクルステージ
に搭載し、ウエハステージにはレジストを塗布したガラ
スウエハを搭載し、レチクルの干渉パターンを１／５に
縮小露光する。露光されたウエハを現像し、ガラスを所
望の段差パターンが生じるようにエッチングし、ホログ
ラムが完成する。この様にして作られたホログラムはガ
ラスウエハ上に多数作られているので、これを切断し、
前述のホログラムの位置に実装すればよい。

なお上記実施例ではホログラムはいずれも透過形ホログ
ラムであるが、反射形のホログラムを用いても本発明を
実現できることは明らかである。

また合せマークの照明光は縮小レンズとウエハの間隙よ
り導入し、合せマークを照明し、マークからの反射散乱
光の検出は縮小レンズを通し、上述の検出用ホログラム
を用いることによっても、高い精度の合せマーク検出が
可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、露光光である短波長の光に対し十分波
長の長い可視光を用いることにより、レジストに影響を
与える（かぶり）ことなくまたレジストを良く透過する
ためレジストの影響を受けることなく（ウエハ合せマー
クが検出可能）ウエハ合せマークを縮小レンズを介して
検出することが可能となった。これにより、以下に示す
大きな効果が得られる。(1)縮小レンズを介して検出す
るため、アライメント精度の向上(0.15μｍ→0.08μm)
並びにオフセット変動の低減（0.15μｍ→0.03μｍ）が
図れる。即ち縮小レンズを介さずに別の検出系を設ける
と、縮小レンズ光軸と検出系光軸の微小の温度や振動に
よる間隔の変化がそのまま誤差となるが、縮小レンズを
介して検出すれば、縮小レンズ透過後の検出系の上記微
小な温度や振動による誤差は、縮小レンズ透過後は大略
１／５（１／５の縮小レンズの場合）となる。

(2)露光光に近い短波長光をアライメント検出光に用い
ると、照明光によりレジストが露光されるのみならず、
レジスト内を照明光が透過しにくく、検出信号レベルが
大幅に低下し、良好な検出波形が得られず、検出精度が
低下する。本発明はこの問題を完全に解決している。
(3)前記(2)の問題を解決するための一方法として、ウエ
ハ上の合せマーク部分をあらかじめ部分露光し、レジス
トを現像除去することも可能である。しかしこのような
余分な工程を増やすと、コスト増大になるばかりでな
く、この余分な工程を増やすことにより、歩留りの低下
をもたらすことになる。この点からも本発明の方法はコ
スト、歩留り上大幅に有利である。

(4)更に本発明の大きな効果はウエハ上の合せマークを
無収差で結像し、検出できる点である。縮小レンズは露
光光に対してのみ無収差に近い結像性能を有し、異なる
波長に対しては各種収差を含み、特に波長が異なる程こ
の問題は厳しくなる。このような収差をレンズ系で補正
することも不可能ではない、検出光軸は露光光軸と一致
せず、露光光軸に対し傾いている。このためレンズ系に
よる補正はきわめて困難となる。しかるに本発明によれ
ば、ホログラムの本来の性質として縮小レンズ自体の収
差を記録してしまい、この収差を含んだ波面と再生する
ことが可能なため、無収差（回折限界）でのウエハ照明
と、検出が可能となり、従来のｇ線やｉ線の縮小レンズ
を用いる縮小露光装置のアライメント法でも達成し得な
かった高解像検出を露光光以外の波長で実現することが
初めて可能となった。この結果上述の従来の縮小露光装
置では達成できないアライメント精度が実現できるよう
になった。

また本発明の２波長を用いるアライメント検出方法にお
いては、２波長によって生じる縮小レンズの色収差の問
題に対し、従来、色収差に伴う結像位置の不一致を補正
する光路補正光学系を必要としたが、このような余分な
光学系を用いずに同一検出器に同一光学系を用いて結像
することが可能となり、装置構成の簡略化とコスト低減
が図れる。さらに、単波長或いは多波長のレーザ光を各
種入射角で照明し、像を合成することにより塗布むらの
影響を低減することも容易に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体露光装置を示す
説明図にして(a)は全体の説明図、(b)は検出光学系の説
明図、(c)は検出器に発生する検出信号曲線図、(d)はウ
エハを照明する照明光の拡大斜視図、第２図は本発明の
他の一実施例である半導体露光装置を示す説明図にし
て、(a)は全体の説明図、(b)はウエハを照明する照明光
の拡大斜視図、第３図は本発明の他の一実施例である半
導体露光装置を示す説明図にして、(a)は全体の説明
図、(b)はウエハを照明する照明光の拡大斜視図、第４
図は本発明の他の一実施例である半導体露光装置を示す
説明図にして、(a)は全体説明図(b)はウエハを照明する
照明光の拡大斜視図、第５図は本発明の他の一実施例で
ある半導体露光装置を示す説明図にして(a)は全体説明
図、(b)はウエハを照明する照明光の拡大斜視図、(c)は
ホログラム記録媒体を示す図、第６図(a)は第５図に示
すホログラムの形成方法用説明図、第６図(b)はスリッ
トを照明する照明光の説明図、第７図は本発明による検
出光学系の他の一実施例を示す説明図、第８図は本発明
による検出光学系の他の一実施例を示す説明図にして
(a)は全体説明図、(b)はホログラムの形成方法用説明
図、(c)はウエハ照明系の原理図、第９図は本発明によ
る検出光学系の他の一実施例を示す説明図にして、(a)
は全体説明図、(b)は検出器に発生する検出信号曲線
図、(c)はウエハを照明する照明光の拡大斜視図、第10
図は本発明によるホログラム形成方法の他の一実施例を
説明するための図にして、(a)はその全体を示す説明
図、(b)は再生光の説明図、(c)はウエハ上の合せマーク
を照明する照明光を示す拡大図、(d)はピンホール板を
示す拡大図、第11図は本発明による２波長２傾照明の一
実施例を示す説明図にして、(a)はレジストの厚さと、
干渉強度との関係を示す図、(b)はカルバノミラー駆動
タイミング図、(c)は偏光角と時系列との関係を示す
図、第12図は本発明による２波長２傾照明の他の一実施
例を示す説明図にして、(a)は２波長、２傾照明光のウ
エハの合せマークを照射、反射する状態を示す説明図、
(b)はガルバノミラー駆動タイミング図、(c)は２波長、
２傾照明のタイミング図、第13図は第12図におけるレジ
ストの厚さと干渉強度との関係を示す図、第14図は合せ
マークのエッジン部近傍でレジスト塗布によって発生す
る検出パターンの非対称性の低減を示す図にして、(a)
はレジスト塗布むら、(b)は従来の単純な２波長検出パ
ターンの波形を示す、(c)は本発明による２波長検出パ
ターンの波形を示し、第15図は本発明による収差補正ホ
ログラムの形成方法及び使用方法を示す図である。１…レチクル、２…ウエハ、21…合せマーク、３…縮小
レンズ、４…露光照明系、55…光検出器、55′…一次元
センサ、８…ホログラム記録媒体、81，82，82′，83，
83′，821，822，822′，831，831′，832，832′…ホ
ログラム、57，59…カルバノミラー、84…凸レンズ、80
…参照光発生用レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細なパターンが描画されているマスク
と、このマスクに露光を照明し、その透過光を露光レン
ズによりウエハ上に上記パターンの像として露光すると
き、上記ウエハ上の合せマークを上記露光光と異なる波
長のアライメント光で照明し、その反射光を上記露光レ
ンズを介して検出して該ウエハ上の合せマークの位置を
検出し、該ウエハと上記マスクとの相対位置合せを行な
うため、少なくとも上記照明もしくは検出の何れか一方
に上記露光レンズのアライメント波長における波面収差
を補正するホログラムを用いることを特徴とする半導体
露光方法。
【請求項２】上記アライメント照明に用いるホログラム
は、これを透過および反射した上記アライメント光が上
記露光レンズを透過後、上記ウエハ上の上記合せマーク
の位置検出方向には、上記露光レンズの開口数と波長と
で決定される回折限界の解像幅に概ね等しい比較的狭い
領域を上記ウエハ上で照明することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体露光方法。
【請求項３】上記ウエハを、一定位置に固定された上記
アライメント照明光に対して走査させて、該ウエハ上の
上記合せマークからの反射光強度を検出するとともに、
該ウエハの走査位置も検出し、該ウエハ上の上記合せマ
ークの位置を求めることを特徴とする特許請求の範囲第
１項もしくは第２項記載の半導体露光方法。
【請求項４】上記ウエハは、上記合せマーク検出時に固
定し、上記ホログラムにより形成される上記照明光は、
上記ウエハ上で検出方向に走査することを特徴とする特
許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の半導体露光方
法。
【請求項５】上記ホログラムを検出用として用い、上記
ウエハ上の上記合せマークからの反射光を照射させ、そ
の回折光をイメージセンサで検出させることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項もしくは第４項記載の半導体露
光方法。
【請求項６】上記ホログラムを上記ウエハ上の上記合せ
マーク全体の照明光および上記合せマークからの反射光
の検出用として用い、上記合せマークからの反射光を上
記検出用ホログラムに照明させ、その回折光から、上記
ウエハおよび上記照明光を一定位置に固定した状態で上
記合せマークを検出することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体露光方法。
【請求項７】上記ホログラムにより発生する上記合せマ
ーク照明光は、上記合せマークに少なくとも２つの互い
に異なる入射角度で照明し、それぞれの入射角度の照明
光によって得られる像を合成して検出波形を得ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体露光方
法。
【請求項８】上記ホログラムは、少なくとも２波長に対
して形成され、各波長のレーザ光で該ホログラムを再生
し、その再生光を上記合せマークに照射して該合せマー
クを検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体露光方法。
【請求項９】上記レーザ光は、複数の波長のレーザ光か
ら構成され、そのうちの少なくとも１つのレーザ光が上
記合せマークを照明するさい、少なくとも２つの互いに
異なる入射角度で照明し、それぞれの入射角度の照明光
によって得られる像を合成して検出波長を得ることを特
徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第８項記載の半
導体露光方法。
【請求項１０】上記ホログラムは、上記露光レンズの設
計データより求めた波面から、理論的に求めたホログラ
ム干渉縞によって構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体露光方法。
【請求項１１】マスク上に形成された回路パターンを照
明する露光用照明光源と、上記回路パターンを被加工物
であるウエハの表面に結像する露光レンズとを有し、上
記ウエハ上の合せマークに上記露光用照明光源と異なる
波長でアライメント光を照明する手段と、このアライメ
ント照明手段で照明され、上記合せマークから反射した
上記アライメント光を上記露光レンズを通して検出する
アライメント検出手段とを備え、かつ少なくとも上記ア
ライメント照明手段もしくはアライメント検出手段の何
れか一方に上記露光レンズのアライメント波長における
波面収差を補正するホログラムを備えていることを特徴
とする半導体露光装置。
【請求項１２】上記アライメント照明手段は上記ホログ
ラムと、該ホログラムを透過および反射したレーザ光を
上記露光レンズに導く手段とを備え、上記露光レンズを
透過後、上記ウエハ上の上記合せマークの位置検出方向
には、上記露光レンズの開口数と波長とで決定される回
折限界の解像幅に概ね等しい比較的狭い領域を上記ウエ
ハ上で照明するように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体露光装置。
【請求項１３】上記アライメント照明手段は、上記ホロ
グラムを備え、この照明用ホログラムに一定位置から照
明光を照明しその回折光を一定位置からウエハ上で照明
するように形成され、かつ上記ウエハを走査し、該ウエ
ハ上の上記合せマークからの反射光を検出する手段と、
この検出手段にて検出された検出信号の時間的変化と上
記ウエハの時間的走査位置の変化とから、上記ウエハ上
の上記合せマークを求める手段とを備えていることを特
徴とする特許請求の範囲第１１項もしくは第１２項記載
の半導体露光装置。
【請求項１４】上記照明用ホログラムとレーザ光とは、
相対位置を可変に構成され、かつ上記検出手段は上記ウ
エハ上の上記合せマークの照明位置を検出方向に変化し
て固定位置にある上記ウエハ上の上記合せマークを検出
するように構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１１項記載の半導体露光装置。
【請求項１５】上記検出手段は上記ホログラムを備え、
上記ウエハ上の上記合せマークからの反射光を上記検出
用ホログラムに照射し、その回折光をイメージセンサで
検出するように構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１１項記載の半導体露光装置。
【請求項１６】上記アライメント照明手段は、上記ウエ
ハ上の上記合せマーク全体を照明する照明用ホログラム
を備え、かつ上記検出手段は上記合せマークからの反射
光を検出用ホログラムに導き、該検出用ホログラムから
の回折光をイメージセンサで検出するように構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の半導体露
光装置。
【請求項１７】上記アライメント照明手段は、上記合せ
マークを少なくとも互いに異なる入射角度で照明する照
明用ホログラムを備え、かつ上記検出手段は、上記照明
用ホログラムで照明された上記合せマークの各像を合成
する画像合成手段を備えていることを特徴とする特許請
求の範囲第１１項記載の半導体露光装置。
【請求項１８】上記アライメント照明手段は複数の波長
を発生する照明光源手段と、この照明光源手段から出射
する照明光を受光し、それぞれの波長の上記合せマーク
照明用の照明光を発生する照明用ホログラムとを備え、
上記検出手段は、上記複数波長の照明光で得られる上記
合せマークの複数像を合成する手段を備えていることを
特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の半導体露光装
置。
【請求項１９】上記アライメント照明手段は上記複数の
波長の照明光のうち、少なくとも１波長の照明光が上記
合せマークを少なくとも２つの異なる入射角度で照明す
る手段を備え、上記検出手段は、上記照明手段で照射さ
れる上記合せマークからの検出像を合成する手段を備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の
半導体露光装置。
【請求項２０】上記ホログラムは、上記露光レンズの設
計データにより求めた波面から理論的に求めたホログラ
ム干渉縞より形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１１項記載の半導体露光装置。