JP2513281B2 - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JP2513281B2
JP2513281B2 JP63225801A JP22580188A JP2513281B2 JP 2513281 B2 JP2513281 B2 JP 2513281B2 JP 63225801 A JP63225801 A JP 63225801A JP 22580188 A JP22580188 A JP 22580188A JP 2513281 B2 JP2513281 B2 JP 2513281B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は位置合わせ装置に関し、例えば半導体素子製
造用の露光装置において、マスクやレチクル(以下「マ
スク」という。)等の第1物体面上に形成されている微
細な電子回路パターンをウエハ等の第2物体面上に露光
転写する際にマスクとウエハとの相対的な位置決め(ア
ライメント)を行う場合に好適な位置合わせ装置に関す
るものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an alignment apparatus, for example, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, on a first object plane such as a mask or a reticle (hereinafter referred to as “mask”). The present invention relates to a positioning device suitable for performing relative positioning (alignment) between a mask and a wafer when exposing and transferring a fine electronic circuit pattern formed on a second object surface such as a wafer. .

(従来の技術) 従来より半導体製造用の露光装置においては、マスク
とウエハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重
要な一要素となっている。特に最近の露光装置における
位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、
例えばサブミクロン以下の位置合わせ精度を有するもの
が要求されている。
(Prior Art) Conventionally, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, relative alignment between a mask and a wafer has been an important factor for improving performance. Especially in the alignment of the recent exposure apparatus, in order to achieve high integration of semiconductor elements,
For example, one having a positioning accuracy of submicron or less is required.

多くの位置合わせ装置においては、マスク及びウエハ
面上に位置合わせ用の所謂アライメントパターンを設
け、それらより得られる位置情報を利用して、双方のア
ライメントを行っている。このときのアライメント方法
としては、例えば双方のアライメントパターンのずれ量
を画像処理を行うことにより検出したり、又は米国特許
第4037969号や特開昭56−157033号公報で提案されてい
るようにアライメントパターンとしてゾーンプレートを
用い該ゾーンプレートに光束を照射し、このときゾーン
プレートから射出した光束の所定面上における集光点位
置を検出すること等により行っている。
In many alignment devices, a so-called alignment pattern for alignment is provided on the mask and wafer surfaces, and the alignment of both is performed using the positional information obtained from them. As the alignment method at this time, for example, the deviation amount of both alignment patterns can be detected by performing image processing, or the alignment can be performed as proposed in U.S. Pat. No. 4037969 or JP-A-56-157033. This is performed by using a zone plate as a pattern, irradiating the zone plate with a light beam, and detecting the position of the light condensing point on a predetermined surface of the light beam emitted from the zone plate at this time.

一般にゾーンプレートを利用したアライメント方法
は、単なるアライメントパターンを用いた方法に比べて
アライメントパターンの欠損に影響されずに比較的高精
度のアライメントが出来る特長がある。
In general, an alignment method using a zone plate has a feature that relatively high-precision alignment can be performed without being affected by a defect in the alignment pattern, as compared with a method using a simple alignment pattern.

第20図はゾーンプレートを利用した従来の位置合わせ
装置の概略図である。
FIG. 20 is a schematic view of a conventional alignment device using a zone plate.

同図において光源72から射出した平行光束はハーフミ
ラー74を通過後、集光レンズ76で集光点78に集光された
後、マスク68面上のマスクアライメントパターン68a及
び支持台62に載置したウエハ60面上のウエハアライメン
トパターン60aを照射する。これらのアライメントパタ
ーン68a,60aは反射型のゾーンプレートより構成され、
各々集光点78を含む光軸と直交する平面上に集光点を形
成する。このときの平面上の集光点位置のずれ量を集光
レンズ76とレンズ80により検出面82上に導光して検出し
ている。
In the figure, the parallel light flux emitted from the light source 72 passes through the half mirror 74, is condensed by the condenser lens 76 at the condensing point 78, and is then placed on the mask alignment pattern 68a on the mask 68 surface and the support 62. The wafer alignment pattern 60a on the surface of the formed wafer 60 is irradiated. These alignment patterns 68a, 60a are composed of reflective zone plates,
Condensing points are formed on a plane orthogonal to the optical axis including the converging points 78. At this time, the amount of deviation of the position of the condensing point on the plane is guided by the condensing lens 76 and the lens 80 onto the detection surface 82 to be detected.

そして検出器82からの出力信号に基づいて制御回路84
により駆動回路64を駆動させてマスク68とウエハ60の相
対的な位置決めを行っている。
Then, based on the output signal from the detector 82, the control circuit 84
In this way, the drive circuit 64 is driven to position the mask 68 and the wafer 60 relative to each other.

第21図は第20図に示したマスクアライメントパターン
68aとウエハアライメントパターン60aからの光束の結像
関係を示した説明図である。
FIG. 21 shows the mask alignment pattern shown in FIG.
FIG. 68 is an explanatory diagram showing an imaging relationship of light fluxes from 68a and the wafer alignment pattern 60a.

同図において集光点78から発散した光束はマスクアラ
イメントパターン68aよりその一部の光束が回折し、集
光点78近傍にマスク位置を示す集光点78aを形成する。
又、その他の一部の光束はマスク68を0次透過光として
透過し、波面を変えずにウエハ60面上のウエハアライメ
ントパターン60aに入射する。このとき光束はウエハア
ライメントパターン60aにより回折された後、再びマス
ク68を0次透過光として透過し、集光点78近傍に集光し
ウエハ位置をあらわす集光点78bを形成する。同図にお
いてはウエハにより回折された光束が集光点を形成する
際には、マスク68は単なる素通し状態としての作用をす
る。
In the figure, a part of the light beam diverging from the condensing point 78 is diffracted by the mask alignment pattern 68a, and a condensing point 78a indicating the mask position is formed in the vicinity of the condensing point 78.
The other part of the light flux passes through the mask 68 as zero-order transmitted light and is incident on the wafer alignment pattern 60a on the surface of the wafer 60 without changing the wavefront. At this time, the light beam is diffracted by the wafer alignment pattern 60a, and then again passes through the mask 68 as 0th-order transmitted light and is condensed near the condensing point 78 to form a condensing point 78b representing the wafer position. In the figure, when the light beam diffracted by the wafer forms a converging point, the mask 68 acts as a simple transparent state.

このようにして形成されたウエハアライメントパター
ン60aによる集光点78bの位置は、ウエハ60のマスク68に
対するずれ量Δσに応じて集光点78を含む光軸と直交す
る平面に沿って該ずれ量Δσに対応した量のずれ量Δ
σ′として形成される。
The position of the converging point 78b due to the wafer alignment pattern 60a formed in this way is determined according to the deviation amount Δσ of the wafer 60 with respect to the mask 68 along the plane orthogonal to the optical axis including the converging point 78. Deviation amount Δ corresponding to Δσ
formed as σ ′.

このような方法においては、マスク面や半導体露光装
置内のマスクホルダー面等の基準面、そして露光装置の
接地面等に対してウエハ面が傾斜しているとセンサ上に
入射する光束の重心位置が変化し、アライメント誤差と
なってくる。
In such a method, when the wafer surface is inclined with respect to the reference surface such as the mask surface or the mask holder surface in the semiconductor exposure apparatus, and the ground surface of the exposure apparatus, the center of gravity of the light flux incident on the sensor is measured. Changes and causes an alignment error.

一般にセンサ上に絶対座標系を設け、その基準原点を
設定することは他のアライメント誤差要因、例えばウエ
ハ面のそりやたわみ等を有する傾斜、レジストの塗布ム
ラによる光束の重心位置の変動、アライメント光源の発
振波長、発振出力、光束出射角の変動、センサ特性の変
動、そしてアライメントヘッド位置の繰り返しによる変
動等により、その原点の設定を高精度に行うのが大変難
しくなるという問題点があった。
In general, providing an absolute coordinate system on a sensor and setting its reference origin is due to other alignment error factors, such as inclination having a warpage or deflection of a wafer surface, fluctuation of the center of gravity of a light beam due to uneven coating of resist, alignment light source. There is a problem that it is very difficult to set the origin with high accuracy due to fluctuations in the oscillation wavelength, oscillation output, light beam emission angle, fluctuations in sensor characteristics, fluctuations due to repeated alignment head positions, and the like.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明はマスク等の第1物体とウエハ等の第2物体の
位置合わせを行う際のずれ量検出の際の誤差要因を取り
除く手段として、第1信号光としてのアライメント光束
に加えて第2信号光としてのアライメント光束を第1の
信号光と異なった次数のリニアグレーティングレンズか
らの回折光より形成し、これらの信号光を利用すること
により、高精度な位置合わせを可能とした位置合わせ装
置の提供を目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention provides a first signal light as means for removing an error factor in detecting a deviation amount when aligning a first object such as a mask and a second object such as a wafer. In addition to the alignment light flux as the second light flux, an alignment light flux as the second signal light is formed by diffracted light from a linear grating lens of an order different from that of the first signal light, and by using these signal light, high precision is achieved. An object of the present invention is to provide a positioning device capable of positioning.

特に本発明では、第2信号光束のウエハ面の傾斜に対
するセンサ上での重心移動の作用が第1信号光束と全く
等しくなるようにし、又、アライメントヘッドの位置の
変動に対しても第2信号光束が第1信号光束と全く等し
い重心移動の作用を受けるように設定し、これにより第
2信号光束と第1信号光束のセンサ上での相対的な位置
の変動が原理的にマスクとウエハとの位置ずれのみに依
存するようにし、高精度な位置合わせを可能とした位置
合わせ装置の提供を目的としている。
Particularly, in the present invention, the action of the center of gravity movement on the sensor with respect to the inclination of the wafer surface of the second signal light flux is made to be completely equal to that of the first signal light flux, and the second signal is also applied to the fluctuation of the position of the alignment head. The light flux is set so as to be subjected to the action of moving the center of gravity which is exactly the same as that of the first signal light flux, so that the relative position fluctuations of the second signal light flux and the first signal light flux on the sensor are theoretically different between the mask and the wafer. It is an object of the present invention to provide a position aligning device capable of performing highly accurate position adjustment by relying only on the position deviation of.

(問題点を解決するための手段) 第1物体と第2物体とを対向させて相対的な位置決め
を行う際、該第1物体面上と該第2物体面上に各々物理
光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に光を
入射させたときに生ずる回折光を他方の物理光学素子に
入射させ、該他方の物理光学素子により所定面上に生ず
る回折パターンの光量分布を検出手段により検出するこ
とにより、該第1物体と該第2物体との相対的な位置決
めを行なう際、該2つの物理光学素子のうちの一方の物
理光学素子Aをリニアグレーティングレンズより構成
し、該物理光学素子Aより射出する異なった回折次数の
光束に対し、凸レンズ作用と凹レンズ作用を同時に持た
せるように構成したことである。
(Means for Solving the Problems) When the first object and the second object are opposed to each other and relative positioning is performed, physical optical elements are formed on the first object surface and the second object surface, respectively. Then, diffracted light generated when light is incident on one of the physical optical elements is incident on the other physical optical element, and the light quantity distribution of the diffraction pattern generated on the predetermined surface by the other physical optical element is detected. When the relative positioning of the first object and the second object is performed by detecting the physical object, one physical optical element A of the two physical optical elements is composed of a linear grating lens, and This is so configured that the light fluxes of different diffraction orders emitted from the optical element A have a convex lens action and a concave lens action at the same time.

特に本発明では前記第1又は第2物理光学素子のうち
の他方の物理光学素子Bを第1,第2信号用の第1,第2ア
ライメントマークB1,B2の2つのアライメントマークよ
り構成し、該物理光学素子Aから生ずる異なった次数の
2つの回折光を該第1,第2アライメントマークB1,B2に
入射させ、該第1,第2アライメントマークB1,B2からの
回折光の光束重心を第1,第2検出部で検出するか、又は
逆に該第1,第2アライメントマークB1,B2からの回折光
を物理光学素子Aに入射させ、該物理光学素子Aからの
2つの回折光の光束重心を第1,第2検出部で検出し、該
第1,第2検出部からの出力信号を利用して第1物体と第
2物体との位置決めを行うようにしたことを特徴として
いる。
In particular, in the present invention, the other physical optical element B of the first or second physical optical element is composed of two alignment marks, first and second alignment marks B1 and B2 for the first and second signals, Two diffracted lights of different orders generated from the physical optical element A are made incident on the first and second alignment marks B1 and B2, and the light flux centroids of the diffracted lights from the first and second alignment marks B1 and B2 are determined. Two diffracted light beams from the physical optical element A are detected by the first and second detection units, or conversely, the diffracted light beams from the first and second alignment marks B1 and B2 are made incident on the physical optical element A. Is characterized by detecting the center of gravity of the light flux by the first and second detection units and using the output signals from the first and second detection units to position the first object and the second object. There is.

この他本発明では2つの回折光の所定面上における光
束重心位置が第1物体と第2物体の位置ずれに対して互
いに逆方向に変位するように各要素を設定していること
を特徴としている。
In addition, the present invention is characterized in that the respective elements are set so that the positions of the center of gravity of the light beams on the predetermined surface of the two diffracted lights are displaced in the directions opposite to each other with respect to the positional deviation between the first object and the second object. There is.

(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の要部概略図、第2図は
第1図の光路を展開したときの要部模式図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a main part when the optical path of FIG. 1 is expanded.

図中1は第1物体で例えばマスクである。2は第2物
体で例えばマスク1と位置合わせされるウエハである。
3,4は各々アライメント用の第1,第2物理光学素子であ
り、各々第1物体1と第2物体2面上に設けられてい
る。
In the figure, 1 is a first object, for example, a mask. Reference numeral 2 is a second object, for example, a wafer aligned with the mask 1.
Reference numerals 3 and 4 denote first and second physical optical elements for alignment, which are provided on the surfaces of the first object 1 and the second object 2, respectively.

第1物理光学素子3は第1,第2信号用の第1,第2アラ
イメントマーク3a,3bより成り、第2物理光学素子4は
リニアグレーティングレンズより成っている。
The first physical optical element 3 is composed of first and second alignment marks 3a and 3b for the first and second signals, and the second physical optical element 4 is composed of a linear grating lens.

第1図において光源8からの光束を投射レンズ9によ
り平行光として該第1,第2アライメントマーク3a,3bを
照射している。そしてアライメントマーク3a,3bで回折
された所定次数の回折光束をさらにアライメントマーク
4で回折させ、該回折光のうち−1次回折光6はセンサ
5aへ、+1次回折光7はセンサ5bへ入射させている。そ
して該回折光のスポット位置情報を処理回路を含む処理
系10で処理し、第1物体1及び第2物体2の位置ずれ制
御信号を得、該信号に基づいてコントローラ11によりス
テージ12を動かし、第1物体1と第2物体2とを所定の
位置へ設定するアライメント系を構成している。
In FIG. 1, the light flux from the light source 8 is projected as parallel light by the projection lens 9 onto the first and second alignment marks 3a and 3b. Then, the diffracted light beam of the predetermined order diffracted by the alignment marks 3a, 3b is further diffracted by the alignment mark 4, and the −1st order diffracted light 6 of the diffracted light is detected by the sensor.
The + 1st-order diffracted light 7 is incident on the sensor 5b at 5a. Then, the spot position information of the diffracted light is processed by a processing system 10 including a processing circuit, a position deviation control signal of the first object 1 and the second object 2 is obtained, and the controller 11 moves the stage 12 based on the signal, An alignment system that sets the first object 1 and the second object 2 to predetermined positions is configured.

第1図においては、X方向をアライメント方向とし、
この方向のみにレンズ作用を物理光学素子3の第1,第2
アライメントマーク3a,3bに持たせてある。アライメン
ト方向と直交面内YZにおいては入出射角を偏向させる作
用を持たせてある為、アライメントマーク3a,3bは曲線
パターンよりなっている。このうち第1アライメントマ
ーク3aは凸のpower、第2アライメントマーク3bは凹のp
owerをアライメント方向に持つようにマーク形状は曲率
の符号が反対となっている。
In FIG. 1, the X direction is the alignment direction,
The lens action is applied only in this direction to the first and second lenses of the physical optical element 3.
The alignment marks 3a and 3b are provided. In the in-plane YZ orthogonal to the alignment direction, the alignment marks 3a and 3b have a curved pattern because they have a function of deflecting the incident and outgoing angles. Of these, the first alignment mark 3a has a convex power and the second alignment mark 3b has a concave p.
The marks have opposite signs of curvature so that the ower is held in the alignment direction.

一方、第2物理光学素子であるアライメントマーク4
はリニア(直線)グレーティングレンズからなってい
る。そして次数の正負に応じて凸のパワー及び凹のパワ
ーを持つ。このときの各次数の回折光の主光線は入射光
と同一方向となっている。
On the other hand, the alignment mark 4 which is the second physical optical element
Consists of a linear grating lens. It has a convex power and a concave power depending on whether the order is positive or negative. The chief ray of the diffracted light of each order at this time is in the same direction as the incident light.

本実施例では反射型の物理光学素子より構成し、第1,
第2アライメントマーク3a及び3bで回折された方向に対
応し,アライメント光6,7はそれぞれセンサー5a,5b方向
へ反射回折されている。
In this embodiment, a reflection type physical optical element is used,
The alignment lights 6 and 7 are reflected and diffracted toward the sensors 5a and 5b, respectively, corresponding to the directions diffracted by the second alignment marks 3a and 3b.

次に第1図に示す位置合わせ装置の原理及び構成の特
徴を第2図を用いて説明する。
Next, the principle of the alignment apparatus shown in FIG. 1 and the features of the configuration will be described with reference to FIG.

第2図は第1図の実施例において光束及び各アライメ
ントマークの中心を通過する光束に沿って光学系を展開
し、入射面と直交する面への射影成分を示した概略図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a projection component on a plane orthogonal to the incident plane, in which the optical system is developed along the light flux and the light flux passing through the center of each alignment mark in the embodiment of FIG.

第2図において第1物体1面上の第1,第2アライメン
トマーク3a,3bと第2物体2面上のアライメントマーク
4は各々1次元のレンズ作用(紙面内のみpowerがあ
る。)を有する物理光学素子であり、アライメント光束
は同図に示すように回折されている。即ち、平行入射光
は第1アライメントマーク3aにより点F1に示される位置
に集光し、第2アライメントマーク3bによって点F2に集
光される。一方、アライメントマーク4は符号の異なっ
た回折次数(ここでは+1次と−1次)によるレンズ作
用により、点F1及び点F2をセンサ面5上へ結像させる機
能を有している。第1物体1、第2物体2間の間隔を
g、第2物体2とセンサ5間の距離をLとし、第1,第2
アライメントマーク3a,3bの焦点距離をそれぞれf1,f2
する。
In FIG. 2, the first and second alignment marks 3a and 3b on the surface of the first object 1 and the alignment mark 4 on the surface of the second object 2 each have a one-dimensional lens action (there is power only in the plane of the drawing). It is a physical optical element, and the alignment light beam is diffracted as shown in the figure. That is, the parallel incident light is condensed by the first alignment mark 3a at the position indicated by the point F 1 and is condensed by the second alignment mark 3b at the point F 2 . On the other hand, the alignment mark 4 has a function of forming an image of the points F 1 and F 2 on the sensor surface 5 by the lens action of the diffraction orders of different signs (here, + 1st order and −1st order). The distance between the first object 1 and the second object 2 is g, and the distance between the second object 2 and the sensor 5 is L.
The focal lengths of the alignment marks 3a and 3b are f 1 and f 2 , respectively.

又、第1物体1と第2物体2の相対位置ずれ量を∈と
し、そのときの信号光束重心の合致状態からの変位量を
各々S1,S2とする。信号光束重心の変位量S1及びS2はア
ライメントマーク3a,3bの焦点F1,F2とアライメントマー
ク4の光軸中心を結び直線と検出面5との交点として幾
何学的に求められる。従って、第1物体1と第2物体2
の相対位置ずれに対して各信号光束重心の変位量S1,S2
を互いに逆方向に得る為にアライメントマーク4による
結像倍率の符号を互いに逆とするように回折次数を選択
している。
Further, the relative positional deviation amount between the first object 1 and the second object 2 is ε, and the displacement amounts from the coincident state of the center of gravity of the signal light flux at that time are S 1 and S 2 , respectively. Displacement S 1 and S 2 of the signal light beam centroid is determined geometrically as the intersection of the straight line and the detection surface 5 bear the optical axis center of the alignment marks 3a, the focal point of 3b F 1, F 2 and the alignment mark 4. Therefore, the first object 1 and the second object 2
Displacements S 1 and S 2
The diffraction orders are selected so that the signs of the image forming magnifications by the alignment marks 4 are opposite to each other in order to obtain the above.

例えばこのときの変位量S1,S2を定量的に示せば次の
ようになる。
For example, the displacement amounts S 1 and S 2 at this time can be quantitatively shown as follows.

ここで焦点距離f1,f2を図のようにf1を正、f2を負と
なるような凸レンズ及び凹レンズの作用を持たせ、距離
Lを充分(f1,f2に比較し)大きくとれば、信号光束重
心位置は位置ずれが拡大されしかも互いに逆向きに動
く。
Here, the focal lengths f 1 and f 2 are given the functions of a convex lens and a concave lens such that f 1 is positive and f 2 is negative as shown in the figure, and the distance L is sufficient (compared to f 1 and f 2 ). If the value is large, the position shift of the center of gravity of the signal light beam is enlarged and the positions move in opposite directions.

センサ5面上のスポット位置の差ΔSをΔS=S2−S1
とすれば となる。
The difference ΔS between the spot positions on the sensor 5 surface is ΔS = S 2 −S 1
given that Becomes

又、アライメントマーク4が反射型の場合も同様に求
めることができる。即ち、このときは第2図のアライメ
ントマーク4以降をアライメントマーク4に関し対称に
折り返して考えればよい。
Further, when the alignment mark 4 is of a reflective type, it can be obtained similarly. That is, at this time, the alignment mark 4 and the subsequent parts shown in FIG. 2 may be folded back symmetrically with respect to the alignment mark 4.

次に第2物体2が微少量β傾いた場合について示す。
アライメントマーク4へから出射する光束は全て反射の
法則に従い角度2β傾くことになる。この傾きに伴なう
スポットの移動量は距離Lが充分大きいとすれば、Sβ
=2βLとなる。凸凹系、凹凸系ともにセンサ5面上の
スポット位置は変化し、 S1′=S1+2βL S2′=S2+2βL ΔS′=S2′+S1′=S2−S1=ΔS となり、スポット位置の差ΔSは傾きによらないことが
わかる。
Next, a case where the second object 2 is inclined by a small amount β will be described.
All the light beams emitted from the alignment mark 4 are inclined at an angle 2β according to the law of reflection. If the distance L is sufficiently large, the amount of movement of the spot accompanying this inclination is Sβ.
= 2βL. The spot position on the surface of the sensor 5 changes in both the concave and convex type and the concave and convex type, and S 1 ′ = S 1 + 2βL S 2 ′ = S 2 + 2βL ΔS ′ = S 2 ′ + S 1 ′ = S 2 −S 1 = ΔS, It can be seen that the spot position difference ΔS does not depend on the inclination.

本実施例においてセンサ5面の信号光束の動きS1,S2
は(1)式、(2)式で表わされ、 f1=430μm f2=−370μm g=30μm L=40000μm とすれば、 =101∈ となり、差信号S2−S1をとれば S2−S1=(101+99)∈=200∈ となる。
In this embodiment, the movement of the signal light beam on the surface of the sensor 5 S 1 , S 2
Is expressed by the equations (1) and (2), and if f 1 = 430 μm f 2 = −370 μm g = 30 μm L = 40 000 μm, = 101ε, and if the difference signal S 2 −S 1 is taken, then S 2 −S 1 = (101 + 99) ε = 200ε.

即ち、第1物体1と第2物体2の位置ずれ∈の200倍
の感度で検出することができる。
That is, it is possible to detect with a sensitivity of 200 times the positional deviation ε between the first object 1 and the second object 2.

今、センサ5の分解能を1μmとしたとき0.005μm
の位置ずれを検出することができることになる。
Now, assuming that the resolution of the sensor 5 is 1 μm, 0.005 μm
It is possible to detect the positional deviation of.

第1物体1をマスク、第2物体2をウエハとし、プロ
キシミティー露光装置におけるアライメントに応用する
場合は、本実施例のごとくウエハ2上のアライメントマ
ーク4をリニアグレーティングレンズとしたほうが、マ
ークのプロセスによる変形等を考慮すると好ましい。こ
の他、場合によっては逆に第1物体1側をリニアグレー
ティングレンズとしても構わない。
When the first object 1 is used as a mask and the second object 2 is used as a wafer and is applied to alignment in a proximity exposure apparatus, it is better to use a linear grating lens as the alignment mark 4 on the wafer 2 as in the present embodiment. It is preferable to consider deformation due to In addition, the first object 1 side may be used as a linear grating lens, depending on the case.

尚、本実施例においてはリニアグレーティングレンズ
を第2物体面上に設けた場合を示したが、リニアグレー
ティングレンズを第1物体面上に設け、第2物体面上に
第1,第2信号用の第1,第2アライメントマークを設けて
構成しても、前述と同様に本発明の目的を達成すること
ができる。
In this embodiment, the linear grating lens is provided on the second object plane, but the linear grating lens is provided on the first object plane and the first and second signals are provided on the second object plane. Even if the first and second alignment marks are provided, the object of the present invention can be achieved in the same manner as described above.

第1物体又は第2物体面上に設ける第1,第2信号用の
第1,第2アライメントマークの配置状態は、第1図に示
すように第1物体と第2物体とのアライメント方向(x
方向)と直交方向でも良く、又並列方向のどちらでも良
い。更に同一領域内に重ね合わせて配置しても良い。
As shown in FIG. 1, the arrangement state of the first and second alignment marks for the first and second signals provided on the first object or the second object plane is the alignment direction of the first object and the second object ( x
Direction) and a direction orthogonal to the direction) or a parallel direction. Further, they may be arranged in the same region in an overlapping manner.

第3図は本発明の第2実施例の要部概略図、第4図は
第3図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 3 is a schematic view of the essential parts of a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 3 is expanded.

本実施例では第1物体1面上に設ける第1,第2アライ
メントマーク3a,3bをアライメント方向(x方向)に並
べている。第4図に示すように第1,第2アライメントマ
ーク3a,3bの光軸はマーク境界にあり、各々点F1,F2の位
置で集光するように設定されている。センサ5面上の光
束の動きに関しては第1実施例と同様である。
In this embodiment, the first and second alignment marks 3a and 3b provided on the surface of the first object 1 are arranged in the alignment direction (x direction). The first, as shown in FIG. 4, the second alignment marks 3a, the optical axis of 3b is the mark boundaries are set so as to condense light at the position of each point F 1, F 2. The movement of the light beam on the surface of the sensor 5 is the same as in the first embodiment.

第5図は本発明の第3実施例の要部概略図、第6図は
第5図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of the essential parts of a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 5 is expanded.

本実施例では第1物体1面上の物理光学素子3を凸レ
ンズ作用をする第1アライメントマーク3aと凹レンズ作
用をする第2アライメントマーク3bとを重ね合わせて構
成している。
In this embodiment, the physical optical element 3 on the surface of the first object 1 is constructed by superposing the first alignment mark 3a acting as a convex lens and the second alignment mark 3b acting as a concave lens.

第6図に示すように第1,第2アライメントマークの光
軸はマーク中心にあり、凸レンズ作用と凹レンズ作用を
し、光束は点F1,F2に集光するように設定されている。
センサ5面上の光束の動きは第1実施例と同様である。
As shown in FIG. 6, the optical axes of the first and second alignment marks are at the center of the mark, and they function as a convex lens and a concave lens, and the light flux is set to be focused at points F 1 and F 2 .
The movement of the light beam on the surface of the sensor 5 is the same as in the first embodiment.

第7図は本発明の第4実施例の要部概略図、第8図は
第7図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 7 is a schematic view of the essential parts of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 7 is expanded.

本実施例では光源8からの光束を投射用レンズ9によ
り平行光として、先に第2物体2上の第2物理光学素子
4に投射している。そして第2物理光学素子4からの反
射回折光を第1物体1面上の第1物理光学素子である第
1,第2アライメントマーク3a,3bに入射させ、それから
の所定次数の回折光をセンサ5a,5bで検出している。第
2物体2面上の第2物理光学素子4はリニアグレーティ
ングレンズから成り、入射平行光束は回折され、このう
ち+1次回折光は焦点F1に集光し、−1次回折光は焦点
F2へ集光される。このときの焦点距離はそれぞれf1,−f
1である。第1物体1上の第1アライメントマーク3aは
点F1に集光された光束をセンサ5a面上へ結像するように
凹レンズの作用をもち、第2アライメントマーク3bは点
F2に集光された光束をセンサ5b面上へ結像するように凸
レンズの作用を持っている。
In this embodiment, the light beam from the light source 8 is projected as parallel light by the projection lens 9 onto the second physical optical element 4 on the second object 2 in advance. The reflected diffracted light from the second physical optical element 4 is transmitted to the first physical optical element on the surface of the first object 1.
The light is incident on the first and second alignment marks 3a and 3b, and diffracted light of a predetermined order from the first alignment marks 3a and 3b is detected by the sensors 5a and 5b. The second physical optical element 4 on the surface of the second object 2 is composed of a linear grating lens, and the incident parallel light beam is diffracted, of which the + 1st order diffracted light is focused on the focus F 1 and the −1st order diffracted light is the focus.
Focused on F 2 . The focal lengths at this time are f 1 and −f, respectively.
Is 1 . The first alignment mark 3a on the first object 1 acts as a concave lens so that the light beam focused at the point F 1 is imaged on the surface of the sensor 5a, and the second alignment mark 3b is at the point.
It has a function of a convex lens so that the light beam focused on F 2 is imaged on the surface of the sensor 5b.

第1物体1と第2物体2の相対位置ずれ量を−∈と
し、その時の信号光束位置の変位量S1,S2は点F1,F2のセ
ンサ5面上の集光点をそれぞれSS1,SS2とすれば、第1,
第2アライメントマーク3a,3bの光軸中心と点F1,点F2
結ぶ直線と検出面5との交点として幾何光学的に求めら
れ定量的に示せば次のようになる。
The relative positional deviation amount between the first object 1 and the second object 2 is −ε, and the displacement amounts S 1 and S 2 of the signal light beam positions at that time are the focal points on the surface of the sensor 5 of the points F 1 and F 2 , respectively. If SS 1 and SS 2 are
The second alignment marks 3a, the optical axis center and the point F 1 of 3b, is as follows if Shimese quantitatively prompts geometrical optics as the intersection between the straight line and the detection surface 5 connecting the point F 2.

今、f1=400μm L=40000μm g=30μm とすれば、 差信号S2−S1をとれば S2−S1=−93∈−108∈=−201∈ となり、第1物体1と第2物体2との位置ずれ∈に対し
201倍の感度で検出することができる。
Now, if f 1 = 400 μm L = 40 000 μm g = 30 μm, If the difference signal S 2 −S 1 is taken, then S 2 −S 1 = −93ε−108ε = −201ε, and for the positional shift ε between the first object 1 and the second object 2,
It can be detected with a sensitivity of 201 times.

第9図は第7図の第4実施例の位置合わせ装置をプロ
キシミティー型の半導体製造用の露光装置に適用したと
きの一実施例の要部概略図である。
FIG. 9 is a schematic view of a main part of an embodiment when the alignment apparatus of the fourth embodiment of FIG. 7 is applied to an exposure apparatus for manufacturing a proximity type semiconductor.

第9図において投光系と受光系はアライメント光源
8、投光レンズ9、投射ミラー17及びセンサ5a,5b、そ
して処理回路10a,10bを一体にしたビックアップヘッド1
6に納められ、全体を不図示のステージによりアライメ
ントマーク位置へ移動可能な構成をとっている。ビック
アップヘッド16より投射されたアライメント光束は、マ
スクホルダー15で支持された第1物体であるマスク1を
通過し、ウエハステージ12で支持された第2物体である
ウエハ2上のウエハ用アライメントマーク4で回折さ
れ、次いで第1物体であるマスク1面上の出射アライメ
ントマーク3で回折され再びビックアップヘッド16へは
いりセンサ5a,5bで受光される。センサ5a,5bで受光され
た回折光束のスポット情報は処理回路10a,10bを経て、
露光システムコントローラー14でマスク1とウエハ2の
アライメント情報として認識される。ここでウエハステ
ージ12を最適位置へと移動し、露光する為にステージコ
ントローラー11へ移動信号が送られ、ウエハステージ12
を移動する。
In FIG. 9, a light projecting system and a light receiving system are an alignment light source 8, a light projecting lens 9, a projection mirror 17, sensors 5a and 5b, and a big up head 1 in which processing circuits 10a and 10b are integrated.
It is housed in 6 and can be moved to the alignment mark position by a stage (not shown). The alignment light beam projected from the big-up head 16 passes through the mask 1, which is the first object supported by the mask holder 15, and is a wafer alignment mark on the wafer 2, which is the second object supported by the wafer stage 12. 4 and then diffracted by the outgoing alignment mark 3 on the surface of the mask 1 which is the first object and again received by the pass sensors 5a and 5b to the big-up head 16. The spot information of the diffracted light beam received by the sensors 5a and 5b passes through the processing circuits 10a and 10b,
The exposure system controller 14 recognizes it as alignment information of the mask 1 and the wafer 2. At this time, the wafer stage 12 is moved to the optimum position, and a movement signal is sent to the stage controller 11 for exposure, and the wafer stage 12
To move.

アライメントが完了すればEで示される露光領域へ露
光ビームが投射され焼付が完了する。この時アライメン
ト光は斜投光系、斜受光系を構成しており退避動作を必
要としない。
When the alignment is completed, the exposure beam is projected onto the exposure area indicated by E, and the printing is completed. At this time, the alignment light constitutes the oblique projection system and the oblique light reception system, and the retracting operation is not required.

第10図は本発明の第5実施例の要部概略図、第11図は
第10図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 10 is a schematic view of the essential parts of a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 10 is expanded.

本実施例では第7図の第4実施例と同様に第2物体2
上のアライメントマーク4へ先にアライメント光を投射
し、その反射回折光を第1物体1上の第1,第2アライメ
ントマーク3a,3bへ入射され、それらの回折光をセンサ5
a,5bで検出する系を構成している。第1物体1上の第1,
第2アライメントマーク3a,3bの配置はアライメント方
向へ並べている。
In this embodiment, similarly to the fourth embodiment of FIG. 7, the second object 2
The alignment light 4 is first projected onto the upper alignment mark 4, and the reflected diffracted light is incident on the first and second alignment marks 3a and 3b on the first object 1, and the diffracted light is detected by the sensor 5
It constitutes the detection system with a and 5b. The first on the first object 1
The second alignment marks 3a and 3b are arranged in the alignment direction.

第11図に示すように第1,第2アライメントマーク3a,3
bの光軸はマーク境界にあり、それぞれ点F1,点F2の位置
で集光するように設定されており、センサ5面上の動き
は第4実施例と同様である。
As shown in FIG. 11, the first and second alignment marks 3a, 3
The optical axis of b is on the mark boundary and is set so as to collect light at the positions of points F 1 and F 2 , respectively, and the movement on the surface of the sensor 5 is the same as in the fourth embodiment.

第12図は本発明の第6実施例の要部概略図、第13図は
第12図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 12 is a schematic view of the essential parts of a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 12 is expanded.

本実施例では第1物体1と第2物体2の相対的な位置
ずれがない時のセンサ面5上のアライメント光束の入射
位置を、アライメントマークの中心を通るアライメント
方向と垂直断面とセンサ面の光線から長さScだけねじっ
た系を構成している。
In the present embodiment, the incident position of the alignment light flux on the sensor surface 5 when there is no relative displacement between the first object 1 and the second object 2 is defined by the alignment direction passing through the center of the alignment mark, the vertical cross section, and the sensor surface. It forms a system twisted by a length Sc from the light beam.

第2物体2上のアライメントマーク4及びその回折光
の集光状態は第4実施例と同じであり、第1物体1上の
アライメントマーク3a,3bに偏向作用を付加し、第1物
体1と第2物体2の位置ずれがない状態でセンサ面5上
距離Scだけずれた位置S0に信号光束がくるように設定し
ている。
The alignment mark 4 on the second object 2 and the condensed state of the diffracted light thereof are the same as those in the fourth embodiment, and the alignment marks 3a and 3b on the first object 1 are deflected so that It is set so that the signal light beam comes to the position S 0 which is displaced by the distance Sc on the sensor surface 5 in the state where the second object 2 is not displaced.

信号光束は第1物体1と第2物体2の位置ずれ∈に伴
ないこの点S0を中心に互いに逆向きに移動し、その量
S1,S2は第4実施例と同様である。
The signal light beams move in opposite directions with respect to this point S 0 as a result of displacement ε between the first object 1 and the second object 2, and
S 1 and S 2 are the same as in the fourth embodiment.

第14図は本発明の第7実施例の要部概略図、第15図は
第14図の光路を展開したときの要部概略図である。
FIG. 14 is a schematic view of the essential parts of a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 14 is expanded.

本実施例では第1物体1と第2物体2の位置ずれがな
い時のセンサ面5上のアライメント光束の入射位置を、
アライメントマークの中心を通るアライメント方向と垂
直な断面とセンサ面の交線から凸凹系と凹凸系の2系統
でそれぞれ距離S01,S02と異った量だけねじり、Soff=S
02−S01だけオフセットを加えて構成をとっている。第
2物体2上のアライメントマーク4及びその回折光の集
光状態は第4実施例と同じであり、第1物体上のアライ
メントマーク3a,3bに偏向作用を付加し、第1物体1と
第2物体2の位置ずれがない状態でセンサ面5上でそれ
ぞれ距離Sc1,Sc2だけずれた位置S01,S02に信号光束がく
るように設定している。
In this embodiment, the incident position of the alignment light beam on the sensor surface 5 when there is no displacement between the first object 1 and the second object 2 is
From the intersection line of the sensor surface and the cross section perpendicular to the alignment direction passing through the center of the alignment mark, the two systems, the uneven system and the uneven system, are twisted by amounts different from the distances S 01 and S 02 , respectively, and S off = S
02- S 01 is added with an offset. The alignment mark 4 on the second object 2 and the condensed state of the diffracted light thereof are the same as those in the fourth embodiment, and the alignment marks 3a and 3b on the first object are added with a deflecting action so that the first object 1 It is set so that the signal light beams come to the positions S 01 and S 02 on the sensor surface 5 which are displaced by the distances S c1 and S c2 , respectively, in the state where the two objects 2 are not displaced.

信号光束は第1物体1と第2物体2の位置ずれ∈に伴
ない、この点S01及び点S02を中心に互いに逆向きに移動
し、その量S1,S2は第4実施例と同様である。
The signal light beams move in opposite directions with respect to the point S 01 and the point S 02 in accordance with the positional deviation ε between the first object 1 and the second object 2, and their amounts S 1 and S 2 are the same as those in the fourth embodiment. Is the same as.

第16図は本発明の第8実施例の要受概略図、第17図は
第16図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram of the essential part of the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a schematic diagram of the essential parts when the optical path of FIG. 16 is expanded.

本実施例は第1物体1面上の第1,第2アライメントマ
ーク3a,3bをアライメント方向(x方向)に配置してい
る。
In this embodiment, the first and second alignment marks 3a and 3b on the surface of the first object 1 are arranged in the alignment direction (x direction).

第1,第2アライメントマーク3a,3bの光軸は各アライ
メントマーク中心にあり、第2物体2面上のアライメン
トマーク4との光軸ずれの分、センサ5面上でずれが生
じ、第1物体1及び第2物体2の位置ずれがない状態で
信号光束はセンサ5上の点S01,S02の位置へくる。
The optical axes of the first and second alignment marks 3a and 3b are at the centers of the respective alignment marks, and the optical axis shift from the alignment mark 4 on the surface of the second object 2 causes a shift on the surface of the sensor 5, resulting in the first The signal light flux comes to the positions of the points S 01 and S 02 on the sensor 5 in a state where there is no positional deviation between the object 1 and the second object 2.

信号光束は第1物体1と第2物体2の位置ずれ∈に伴
ない、この点S01及び点S02を中心に互いに逆向きに移動
し、その量S1,S2は前記第4実施例同様である。
The signal light beams move in opposite directions with respect to the point S 01 and the point S 02 in accordance with the positional deviation ε between the first object 1 and the second object 2, and their amounts S 1 and S 2 are the same as those in the fourth embodiment. Similar to the example.

第18図は本発明の第9実施例の要部概略図、第19図は
第18図の光路を展開したときの要部模式図である。
FIG. 18 is a schematic view of the essential parts of a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a schematic view of the essential parts when the optical path of FIG. 18 is expanded.

本実施例は第1物体1面の第1物理光学素子3と第2
物体2面上の第2物理光学素子4とで凸凹系と凹凸系の
2系統のオフセットを第2物体2上のリニアグレーティ
ングレンズからなるアライメントマーク4によって構成
したものである。第2物体2上のアライメントマーク4
に入射した光束は回折し、点F1及び点F2の位置に集光す
る波面をもつ2つの光束となる。点F1及び点F2はアライ
メントマークの中心における法線上からねじられた点と
なっており、第1物体1上の第1,第2アライメントマー
ク3a,3bの光軸中心と、これらの点を結ぶ方向の信号光
束は点S01,点S02のようにセンサ面5上異った位置とな
る。
In this embodiment, the first physical optical element 3 on the first object 1 surface and the second physical optical element 3
The second physical optical element 4 on the surface of the object 2 constitutes an offset of two systems, an uneven system and a concave-convex system, by the alignment mark 4 formed of the linear grating lens on the second object 2. Alignment mark 4 on the second object 2
The light beam incident on is diffracted into two light beams having wavefronts that are condensed at the positions of points F 1 and F 2 . The points F 1 and F 2 are points twisted from the normal line at the center of the alignment mark, and are the optical axis centers of the first and second alignment marks 3a and 3b on the first object 1 and these points. The signal light beams in the direction connecting the two are at different positions on the sensor surface 5 like points S 01 and S 02 .

信号光束は第1物体1と第2物体2の位置ずれ∈に伴
ない、この点S01及び点S02を中心に互いに逆向きに移動
し、その量S1,S2は前記第4実施例と同様である。
The signal light beams move in opposite directions with respect to the point S 01 and the point S 02 in accordance with the positional deviation ε between the first object 1 and the second object 2, and their amounts S 1 and S 2 are the same as those in the fourth embodiment. Similar to the example.

(発明の効果) 本発明によれば位置合わせを行うマスク等の第1物体
とウエハ等の第2物体面上に前述の光学的性質を有する
第1,第2物理光学素子を各々形成し、そのうち一方の物
理光学素子をリニアグレーティングレンズ素子より構成
し、これにより異なった次数の2系統の検出系により、
所定面上における回折光が互いのずれ量に対して逆符号
となるように設定することにより、次のような効果を有
する位置合わせ装置を達成している。
(Effect of the Invention) According to the present invention, the first and second physical optical elements having the above-described optical properties are formed on the first object such as a mask for performing alignment and the second object surface such as a wafer, One of the physical optical elements is composed of a linear grating lens element, which allows two detection systems of different orders to
By setting so that the diffracted lights on the predetermined surface have opposite signs to each other's displacement amount, a positioning device having the following effects is achieved.

(イ)ウエハ面が傾斜するか、或はレジストの塗布むら
や、露光プロセス中に生じるそりなどのローカルな傾き
等によってアライメント光の重心位置が変動しても2つ
のアライメント信号光の相対的な重心位置検知を行うこ
とにより、ウエハ面の傾斜に左右されずに正確に位置ず
れを検出することができる。
(A) Even if the position of the center of gravity of the alignment light fluctuates due to the tilt of the wafer surface, the unevenness of resist coating, or the local tilt such as warpage that occurs during the exposure process, the relative alignment of the two alignment signal lights By detecting the position of the center of gravity, the positional deviation can be accurately detected without being influenced by the inclination of the wafer surface.

(ロ)アライメントヘッドの位置がマスクに対して相対
的に変動した為に、アライメント信号光のセンサ上の重
心位置が変動しても2つのアライメント信号光の相対的
な重心位置検知を行うことにより、アライメントヘッド
の位置ずれに左右されない。
(B) Since the position of the alignment head changes relative to the mask, even if the position of the center of gravity of the alignment signal light on the sensor changes, the relative position of the center of gravity of the two alignment signal lights is detected. , It is not affected by misalignment of the alignment head.

(ハ)同一のアライメントマークで2系統の系を構成
し、総合倍率を効果的に得ることができ、各系統の単独
の場合と比較して、約2倍の感度のアライメント信号を
得ることができる。
(C) Two systems can be constructed with the same alignment mark, the total magnification can be effectively obtained, and an alignment signal having about twice the sensitivity can be obtained as compared with the case where each system is used alone. it can.

(ニ)リニアグレーティングレンズを用いて2系統の系
を構成することができ、アライメントマークが簡素化さ
れ、作成も容易となる。
(D) It is possible to configure two systems using the linear grating lens, the alignment mark is simplified, and it is easy to create.

(ホ)リニアグレーティングレンズを用いている為、ア
ライメントと直交方向の許容値が大きい。
(E) Since the linear grating lens is used, the tolerance in the direction orthogonal to the alignment is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1,第3,第5,第7,第10,第12,第14,第16,第18図は順に本
発明の第1〜第9実施例の要部概略図、第2,第4,第6,第
8,第11,第13,第15,第17,第19図は順に本発明の第1〜第
9実施例の光路を展開したときの要部模式図、第9図は
本発明の第4実施例をプロキシミティ型の半導体製造用
の露光装置に適用したときの一実施例の要部概略図、第
20図,第21図は従来の位置合わせ装置の概略図である。 図中、1は第1物体、2は第2物体、3,4は各々第1,第
2物理光学素子、3a,3bは各々第1,第2アライメントマ
ーク、5,5a,5bはセンサ、6,7は回折光、8は光源、9は
投射レンズ、10,10a,10bは処理回路、11はステージコン
トローラ、12はウエハステージ、14は露光システムコン
トローラ、15はマスクホルダーである。
1st, 3rd, 5th, 7th, 10th, 12th, 14th, 16th, and 18th are schematic diagrams of the essential parts of the 1st to 9th embodiments of the present invention, and 2nd and 4th. , 6th, 6th
8, 11, 13, 13, 15, 17 and 19 are schematic views of essential parts when the optical paths of the first to ninth embodiments of the present invention are developed in order, and FIG. 9 is a fourth view of the present invention. A schematic view of a main part of one embodiment when the embodiment is applied to an exposure apparatus for manufacturing a proximity type semiconductor,
20 and 21 are schematic views of a conventional alignment device. In the figure, 1 is a first object, 2 is a second object, 3 and 4 are first and second physical optical elements, 3a and 3b are first and second alignment marks, and 5,5a and 5b are sensors, Reference numerals 6 and 7 are diffracted lights, 8 is a light source, 9 is a projection lens, 10, 10a and 10b are processing circuits, 11 is a stage controller, 12 is a wafer stage, 14 is an exposure system controller, and 15 is a mask holder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−233305(JP,A) 特開 平1−285804(JP,A) 特開 平1−209305(JP,A) 特開 平1−209304(JP,A) 特開 平1−207605(JP,A) 特開 昭64−106427(JP,A) 特開 昭64−63802(JP,A) 特開 昭64−55824(JP,A) 特開 昭64−55823(JP,A) 特開 昭63−247602(JP,A) 特公 平5−4603(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-233305 (JP, A) JP-A-1-285804 (JP, A) JP-A-1-209305 (JP, A) JP-A-1- 209304 (JP, A) JP-A-1-207605 (JP, A) JP-A 64-106427 (JP, A) JP-A 64-63802 (JP, A) JP-A 64-55824 (JP, A) JP-A-64-55823 (JP, A) JP-A-63-247602 (JP, A) JP-B-54603 (JP, B2)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1物体と第2物体とを対向させて相対的
な位置決めを行う際、該第1物体面上と該第2物体面上
に各々物理光学素子を形成し、このうち一方の物理光学
素子に光を入射させたときに生ずる回折光を他方の物理
光学素子に入射させ、該他方の物理光学素子により所定
面上に生ずる回折パターンの光量分布を検出手段により
検出することにより、該第1物体と該第2物体との相対
的な位置決めを行なう際、該2つの物理光学素子のうち
の一方の物理光学素子Aをリニアグレーティングレンズ
より構成し、該物理光学素子Aより射出する異なった回
折次数の光束に対し、凸レンズ作用と凹レンズ作用を同
時に持たせるように構成したことを特徴とする位置合わ
せ装置。
1. When a first object and a second object are opposed to each other for relative positioning, physical optical elements are respectively formed on the first object surface and the second object surface, and one of them is formed. By diffracting light generated when light is incident on the physical optical element of 1 is incident on the other physical optical element, and detecting the light amount distribution of the diffraction pattern generated on the predetermined surface by the other physical optical element by the detection means. , When performing relative positioning between the first object and the second object, one of the two physical optical elements A is formed by a linear grating lens, and the physical optical element A emits light. An aligning device characterized in that it is configured to have a convex lens action and a concave lens action at the same time for light beams of different diffraction orders.
【請求項2】前記2つの物理光学素子のうち他方の物理
光学素子Bを信号用の第1,第2アライメントマークB1,B
2の2つのアライメントマークより構成し、前記物理光
学素子Aと該物理光学素子Bとの組み合わせより凸凹系
と凹凸系の2つのアライメント系を構成し、該2つのア
ライメント系からの回折を利用して該第1物体と第2物
体との相対的な位置決めを行なったことを特徴とする請
求項1記載の位置合わせ装置。
2. The other physical optical element B of the two physical optical elements is provided with first and second alignment marks B1 and B for signals.
2 alignment marks, and by combining the physical optical element A and the physical optical element B, two alignment systems, an uneven system and a concave-convex system, are formed, and diffraction from the two alignment systems is used. The alignment device according to claim 1, wherein the first object and the second object are positioned relative to each other.
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