JP2823227B2

JP2823227B2 - 位置合わせ装置

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Publication number: JP2823227B2
Application number: JP1079606A
Authority: JP
Inventors: 達彦東木; 徹東条
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH0256920A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ステップアンドリピート式の露光装置等に
組み込むのに適した位置合わせ装置に関する。

（従来の技術）周知のように、半導体装置の製造工程で用いられる露
光装置では高精度な位置合わせ装置、つまりアライメン
ト装置を必要とする。このようにアライメント装置を設
ける目的は、ウェハ面の位置を検出し、ウェハ面上に形
成されたパターンを最適な露光位置に位置合わせするこ
とにある。

ところで、アライメント装置には種々の方式のものが
あるが、半導体製造工程で用いられるステップアンドリ
ピート式露光装置に組み込まれるものは、通常、第８図
に示すように構成されている。すなわち、互いに直交す
るｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を持つ基準直角座標系内に、ｘ軸方
向およびｙ軸方向に移動自在なxyテーブル１を配置する
とともにxyテーブル１上にｚ軸と平行な軸回りに回転可
能なθテーブル２を配置している。xyテーブル１はxyテ
ーブル駆動装置３によってｘ軸方向位置およびｙ軸方向
位置が制御され、またθテーブル２はθテーブル駆動装
置４によってθ方向位置が制御される。θテーブル２の
上方には、ｘ軸方向に一定の距離をおいて一対のマーク
位置検出器５、６が配置されている。これらマーク位置
検出器５、６は、HeNeレーザ光源７から送出されたレー
ザ光を使用してθテーブル２上に載置されているウェハ
８に付されている位置合せ用のマーク９、10を光学的に
検出する。

ここでは、ｙ軸方向の位置合わせを例にとり、以後は
マーク位置検出器５をｙ位置検出器とし、マーク位置検
出器６をθ位置検出器とし、さらにマーク９をｙマーク
とし、マーク10をθマークとして説明する。

ｙ位置検出器５およびθ位置検出器６には、検出基準
位置が設定されており、これら検出基準位置間の距離は
ｙマーク９とθマーク10と距離Ｌに設定されている。ｙ
位置検出器５およびθ位置検出器６は、検出基準位置と
マーク位置との関係に対応した信号を検出信号として出
力する。そして、これら検出信号は演算装置11に与えら
れる。演算装置11は、ｙ位置検出器５の検出基準位置に
ｙマーク９を一致させるとともにθ位置検出器６の検出
基準位置にθマーク10を一致させるためのフィードバッ
ク制御信号を生成し、この信号をxyテーブル駆動装置３
およびθテーブル駆動装置４に与える。ｘ軸方向の位置
合わせ系も基本的には同様なので説明を省略する。

このようなアライメント装置では、次のようにしてア
ライメントが行われる。まず、装置の立ち上げ時に、ｙ
位置検出器５の検出基準位置とθ位置検出器６の検出基
準位置とがレーザ干渉計12の光軸に対して平行になるよ
うxyテーブル１に固定された基準マーク13を用いて校正
される。つまり基準直角座標系のｘ軸に対してｙ位置検
出器５の検出基準位置とθ位置検出器６の検出基準位置
とを結ぶ線が平行関係となるように校正される。

θテーブル８上に所定の関係にウェハ８が載置される
と、ウェハ８上のｙマーク９がｙ位置検出器５で検出さ
れ、θマーク10がθ位置検出器６で検出される。この検
出結果に基づいて演算装置11は、ｙ位置検出器５の検出
基準位置にｙマーク９を一致させるとともにθ位置検出
器６の検出基準位置にθマーク10を一致させるためのフ
ィードバック制御信号を生成し、この信号をxyテーブル
駆動装置３およびθテーブル駆動装置４に与える。した
がって、ウェハ８は、ｙマーク９の位置が定められたxy
座標で、かつｙマーク９とθマーク10とを結ぶ線が基準
直角座標に対してアライメントされることになる。アラ
イメント後は、θテーブル２が図示しない真空チャック
等で固定され、またxyテーブル１の位置がレーザ干渉計
12を含む位置測定装置で求められ、この位置情報が演算
装置11に取り込まれる。

しかしながら、上記のように構成されたアライメント
装置にあっては次のような問題があった。すなわち、ｙ
位置検出器５とθ位置検出器６とは距離がＬだけ離れて
いる異なった検出系である。このため、θ方向の位置合
わせに誤差が生じ易い。この誤差値は、一般にウエハロ
ーテーション誤差と呼ばれている。θ方向の位置合わせ
に誤差が生じる大きな原因の１つは位置検出器の検出精
度が検出面の高さ位置に依存すること（以後、Ｚ依存性
と言う。）による。すなわち、光学的に位置を検出する
ｙ位置検出器５およびθ位置検出器６等では、その焦点
深度の方向に対して光軸が微小傾斜を伴って装置に取付
けられていることが多い。このように光軸が微小傾斜し
ていると、Ｚ依存性が発生する。さらに、ウエハ８はテ
ーパを持っているため、完全な水平ではない。また、ウ
ェア８はエッチングや熱処理等によって変形し易いの
で、ウエハ全面で数μｍ以上の凹凸差が生じている場合
が多い。このようなウエハ面高さのばらつきもアライメ
ント時にＺ依存性として表われ、θ方向の位置合わせ誤
差を生じさせる。

そこで、このようなウエハローテーション誤差を補正
するために、たとえば特開昭56-102823号や特開昭57-80
724号では次のような補正方法を提案している。この方
法では、ｙマーク９およびθマーク10を使ってアライメ
ントした後、ｙ位置検出器５でｙマーク９と、y,θマー
ク９、10を結ぶ延長線上でｙマーク９から距離L₁だけ離
れた位置に設けられたローテーションマーク14（以後、
Ｒマークと略称する。）とを検出することによってウェ
ハローテーション誤差量を求めている。今、ｙマーク９
のｙ軸方向位置をy₁、Ｒマーク14のｙ軸方向位置をy₂と
すると、ウェハローテーション誤差量Δθ_ωを次の
（１）式で求めている。

Δθ_ω＝tan^-1（y₂-y₁）／L₁ …（１）この方法では、第９図に示すようにウェハ８の実際の
転写位置経路（実線）が目標とする転写位置経路（破
線）に対してｙマーク９を中心にΔθ_ωだけ回転してい
るとみなしている。そして、第10図に示すように、転写
時にxyテーブル１を制御して転写位置を補正することに
よって残留ローテーション量を低減させている。なお、
y₁、y₂を検出するときには、位置検出器のＺ依存性によ
る誤差を少なくするために、測定すべきマークを一度レ
ンズの真下に移動させて図示しないｚセンサとｚテーブ
ルとによるオートフォーカス機構で任意の位置に固定
し、その後にxyテーブル１の上下動精度を信頼してθ方
向のアライメントおよび各マークの位置を測定するよう
にしている。

しかし、このような方法でも次のような不具合があ
る。すなわち、（１）式に基づいてウェハローテーショ
ン誤差量Δθ_ωを測定し、このΔθ_ωに基づいて転写時
にxyテーブル１を制御すると、確かに第10図に示すよう
に残留ローテーション量を少なくできるが、第10図から
判るように、１チップＡごとの回転方向の位置ずれ（チ
ップローテーション）が残留する。つまり、第９図に示
したウエハローテーション誤差Δθ_ωは、ウエハローテ
ーション補正による転写位置の補正後も第10図に示すよ
うにチップローテーション誤差Δθ_ω成分として残留し
てしまう問題があった。

また、従来の方法では、レチクルアライメント系のロ
ーテーション方向の誤差、レチクルローテーションΔθ
_ｒ等の影響が原因してウエハ上で第１層目パターンと第
２層目パターンとの間に相対的なチップローテーション
が発生（形態としては第10図に示すような形態で発生す
る。）するようなとき、第２層目パターンの転写に先立
ってローテーション補正を行っても各々のチップローテ
ーションまで補正することができない問題があった。

（発明が解決しようとする課題）上述の如く、従来の位置合わせ装置では、たとえば半
導体製造工程で使用される露光装置に適用した場合、ウ
ェハローテーション補正が行なえても、この補正分が違
う形の誤差、つまりチップローテーション誤差として残
留する問題があった。また、チップローテーションを任
意に設定することもできない問題があった。

そこで本発明は、上述した不具合を解消でき、たとえ
ば半導体製造工程で使用される露光装置に組み込んだと
きその効果が大きい位置合わせ装置を提供することを目
的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、表面に少なくとも第１および第２の位置合
わせ用マークを備えるとともに上記第１および第２の位
置合わせ用マークを結ぶ延長線上に第３の位置合わせ用
マークを備えてなる被位置合わせ部材を互いに直交する
ｘ軸,y軸,z軸を持つ基準直角座標系内に位置合わせする
位置合わせ装置を対象にしている。

このような位置合せ装置において、本発明では、前記
基準直角座標系内に前記ｘ軸と前記ｙ軸とを結ぶ平面に
沿って配置された前記被位置合わせ部材をｘ軸方向、ｙ
軸方向およびｚ軸方向に移動させる移動機構と、前記被
位置合わせ部材をｚ軸に平行した軸回りに回転移動させ
る回転機構と、前記被位置合わせ部材のｚ軸方向の高さ
位置を計測する高さ位置検出系と、前記基準直角座標系
内に、この座標系に対して一定の関係に配置され、前記
被位置合わせ部材の前記マークをｚ軸方向から光学的に
観察して上記マークを検出する第１および第２のマーク
位置検出器と、これらマーク位置検出器で検出された各
マークのｘ軸方向位置およびｙ軸方向位置を検出する座
標検出系と、前記第１のマーク位置検出器で前記第１の
マークが検出されると同時に前記第２のマーク位置検出
器で前記第２のマークが検出されるべく前記移動機構お
よび前記回転機構を制御するフィードバック制御手段
と、前記第１のマーク位置検出器を共通に用い、ｚ軸方
向の高さが一定値に保持された前記第１および第３のマ
ークの座標を検出して前記被位置合わせ部材の現実の方
向を求め、この現実の方向と目標方向との差に応じて前
記第２のマーク位置検出器の検出基準位置をシフト手段
でシフトさせた後に前記フィードバック制御手段を動作
させるサイクルを繰り返して上記被位置合せ部材の現実
の方向を目標方向に収束させる方向収束化手段とを設け
ている。

（作用）今、被位置合わせ部材が第１、第２および第３の位置
合せ用のマークの付されたウェハであるとすると、上記
第１、第２および第３のｚ軸方向の高さに差が存在して
いても、これら高さの違いの影響を受けることなく、ウ
ェハを目標方向に正確に向けた状態で位置合わせが可能
となる。したがって、目標方向をウェハのステップ送り
方向に選ぶと、ウェハローテーション誤差を低減させた
状態で、かつチップローテーション誤差も低減させ得る
状態に位置合わせできることになる。また、レチクルア
ライメント系およびシステム上発生するレチクルローテ
ーション誤差によるウェハチップローテーション誤差を
予め検出しておき、この誤差量に対応した値をシフト手
段に予め固定オフセット値として与えれば、レチクルロ
ーテーション誤差に起因するチップローテーションも簡
単に補正することが可能となる。

（実施例）以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係る位置合せ装置をア
ライメント装置として組み込んだステップアンドリピー
ト式の露光装置が局部的に示されている。そして、この
図では第８図と同一部分が同一符号で示されている。し
たがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。

この実施例に係る位置合わせ装置では、xyテーブル１
の上にｚ軸方向に移動自在なｚテーブル21が設けてあ
り、このｚテーブル21の上にウェハ８を直接支持するθ
テーブル２が設置されている。そして、ｚテーブル21
は、ｚテーブル駆動装置22によって制御される。

θ位置検出器６には、この検出器の光軸位置、つまり
検出基準位置を前述した距離Ｌを維持した状態で移動可
能とする、たとえばプレンパラレル23が設けてあり、こ
のプレンパラレル23の回動角はパルスモータ24によって
制御される。そして、パルスモータ24は、演算装置11a
によって後述する関係に制御される。一方、θテーブル
２の上方位置にはウエハ８の上面の高さ位置を計測する
位置検出器25が配置されている。

次に、上記のように構成された位置合わせ装置の動作
を説明する。

まず、装置の立ち上げ時にレーザ干渉計12の光軸に対
してｙ位置検出器５の検出基準位置とθ位置検出器６の
初期検出基準位置とを結ぶ線が平行となるように校正す
る。ここで、ｙ位置検出器５の検出基準位置およびθ位
置検出器６の初期検出基準位置とは次のような位置を言
う。すなわち、基準直角座標系のｘ軸に平行で、かつｚ
軸方向の高さが一定値Ｈとなるように描かれる線と各位
置検出器の光軸とが交わる位置である。第３図にはこの
関係が示されている。前述の如く、各位置検出器の光軸
が同一関係となるように取り付けることは極めて困難で
あるため、この図ではこれらの関係を含めて誇張して描
かれている。第３図において、5aはｙ位置検出器５の光
軸を示し、6aはθ位置検出器６の光軸を示している。こ
れら光軸5a,6aは、実際には紙面と直交する方向に距離
Ｌだけ離れている。そして、これら光軸5a,6aが紙面と
直交し、かつｚ軸方向の高さがＨの線31と交わる点の位
置をそれぞれ位置検出器５、６におる検出基準位置およ
び所期検出基準位置としている。

θテーブル２上の所定位置にウエハ８が載置される
と、以下の動作が開始される。これらの動作は実際には
演算装置11aの出力によって自動的に行われる。また、
ウエハ８の上面のｙマーク９の高さが位置検出器25で測
定され、これに基づいてｚテーブル駆動装置22が制御さ
れてｚテーブル21の高さが一定に保持される。つまり、
ｙマーク９の位置が一定の高さＨに保持される。

次に、xyテーブル１の上下動の精度を信頼して、ｙマ
ーク９がｙ位置検出器５の下に位置するようにxyテーブ
ル１が制御される。そして、ｙ位置検出器５の検出基準
位置とｙマーク９の位置とが一致するようにxyテーブル
１の位置が調整され、続いてこのときのｙマーク９のｙ
軸方向の位置（y₁）およびｘ軸方向の位置（x₁）が測定
される。次に、上記状態でθ位置検出器６によって、こ
の検出器の初期検出基準位置に対するθマーク10の位置
が測定され、この測定信号をフィードバック信号とし
て、ｙ位置検出器５の検出基準位置とｙマーク９の位置
とが一致し、かつθ位置検出器６の初期検出基準位置と
θマーク10の位置とが一致するようにθテーブル２の回
転角およびxyテーブル１の位置が制御される。すなわ
ち、θ位置合せが行なわれる。

なお、このθ位置合わせ時には、ｙマーク９は一定の
高さＨに保持されているが、θマーク10は必ずしも高さ
Ｈであるとは限らない。この状態で上述した関係が得ら
れるようにフィードバック制御が行なわれるので、たと
えば第４図に示すように、ｙマーク９に対してθマーク
10がΔＨだけ低い場合には、θ位置検出器６の初期検出
基準位置とθマーク10の位置とが一致する角度までｙマ
ーク９を中心にしてウェハ８、つまりθテーブル２が時
計方向に回転制御される。したがって、ｙマーク９とθ
マーク10を結ぶ線は基準直角座標系のｘ軸とは平行には
ならない。この状態では、θマーク10のｚ方向の位置に
よる測定誤差の影響がθ方向位置合せに入り込み、ウェ
ハローテーション誤差が生じている。。

次に、Ｒマーク14の高さが位置検出器25で測定され、
これに基づいてｚテーブル駆動装置22が制御されてＲマ
ーク14が前記と同じ一定の高さＨに保持される。次に、
Ｒマーク14がｙ位置検出器５の下に位置するようにxyテ
ーブル１が制御される。そして、Ｒマーク14の位置がｙ
位置検出器５の検出基準位置に一致したときのｙ軸方向
の位置（y₂）およびｘ軸方向の位置（x₂）が測定され
る。

次に、先に求めたｙマーク９の位置（x₁,y₁）とＲマ
ーク14の位置（x₂,y₂）を使ってウエハ８の回転量Δθ
_ω（現実の方向）を求め、このΔθ_ωに基づいてθ位置
検出器６の光軸をプレンパラレル23とパルスモータ24と
からなるシフト機構でシフトさせる。つまり、θ位置検
出器６の検出基準位置を第４図中にＢで示すように、初
期検出基準位置から僅かに離れた位置までシフトさせ
る。

このようにシフトさせた状態で、再び上述した一連の
動作が実行される。そして、回転量Δθ_ωが予め設定し
た値ε以下となるまで一連の動作が繰り返えされる。こ
の動作によって、ついにはローテーション誤差Δθ_ωが
｜Δθ_ω｜＜εに収束される。

第２図は、シフト機構にウエハローテーション補正量
をフィードバックさせる系統のフローチャートで、シフ
ト補正量は次の（２）式の関係で設定される。

θ位置検出器のシフト量＝αΔθ_ω ＝αtan^-1［（y₂-y₁）／（x₂-x₁）］ …（２）ただし、αは定数である。

次に、ｙ軸方向の位置合わせと同様にｘ軸方向の位置
合わせを行い、アライメント動作を終了する。

このような制御によってウェハ８は、第５図に示すよ
うに、実線位置から破線位置へとθ方向位置が制御さ
れ、ｙマーク９とＲマーク14とを結ぶ線が基準直角座標
系のｘ軸にほぼ平行した状態、すなわちウェハローテー
ション誤差Δθ_ωが極めて少ない状態で、かつチップロ
ーテーション誤差Δθ_ｃ（＝Δθ_ω）が極めて少なくな
る状態に位置合わせされることになる。先に述べたよう
に、従来のウェハローテーション補正方法では第10図に
示す如く、ウェハローテーション補正によって発生する
チップローテーションを補正することができないが、本
方法ではウェハローテーション補正のみならず、チップ
ローテーションも補正することができる。したがって、
チップ全面で高精度なアライメントが可能となる。な
お、εに相当する量を従来と同様の手法で補正すること
によって転写位置を更に高精度にアライメントすること
ができる。

第６図には本発明の他の実施例に係る位置合わせ装置
をアライメント装置として組み込んだステップアンドリ
ピート式の露光装置が局部的に示されている。この図で
は第１図と同一部分が同一符号で示されている。したが
って、重複する部分の詳しい説明は省略する。

この実施例が第１図に示す実施例と異なる点は、θ位
置検出器６の検出基準位置をシフトさせる手段にある。
すなわち、この実施例ではシフト手段としてオフセット
回路41を設け、このオフセット回路41でθ位置検出器６
の検出信号にオフセットを与えることによってθ方向位
置を補正するようにしている。そして、その補正量は演
算装置11bによって設定される。このように構成しても
前記実施例と同様な効果を得ることができる。

ところで、この位置合わせ装置を半導体製造工程で用
いられるステップアンドリピート式の露光装置にアライ
メント装置として組み込んだ場合には、露光装置のシス
テム上及びレチクルローテーション設定によって発生す
るウエハチップローテーション誤差Δθ_ｒの補正も簡単
に実現できる。

すなわち、この場合には予め計測したレクチルローテ
ーション誤差によるチップローテーション誤差量Δθ_ｒ
をシフト機構の固定オフセット値Δθ_ｒとして使用す
る。この固定オフセット値Δθ_ｒは、アライメント精度
評価用の転写を行った後、アライメントのオフセット量
としてオペレータが入力する。このチップローテーショ
ン誤差量Δθ_ｒに対応させシフト機構をシフトさせて前
述した収束化処理を繰り返し実行することで、前述のｚ
依存性によるウェハローテーション誤差Δθ_ωを低減さ
せ、かつウェハローテーションΔθ_ωを−Δθ_ｒに収束
（｜Δθ_ω＋Δθ_ｒ｜）＜ε）させていく。

第７図はシフト機構を用いることにより、ウエハロー
テーションおよびレチクルローテーション等システム上
から発生するチップローテーション補正量をフィードバ
ックさせる系のフローチャートである。

チップローテーション補正量Δθ_ｒとシフト補正量と
は次の（３）式の如くあらわせる。

θ位置検出器のシフト量＝α（Δθ_ω＋Δθ_ｒ） …（３）ただし、αは定数である。

このように構成すると、ウエハ８の回転方向の補正
と、チップの回転方向の補正とを行なうことができる。
つまり、従来のウェハローテーション補正方法のみの場
合には、レチクルローテーションによって発生するチッ
プローテーションを補正することはできないが、本方法
では補正することができる。

なお、実際には第１層目と、第２層目以後のアライメ
ント転写において、レチクルアライメント精度等に起因
するレチクルローテーション誤差をロット投入時に試し
露光することによって求め、オペレータがその補正値を
入力することによって、試し露光と同じ条件で作製した
ウエハ８に対してアライメント転写を行なう。また、固
定オフセット量Δθ_ｒを検出する方法は上記に限らず、
たとえばマスクとウエハとを直接位置合わせするTTLア
ライメント等により、レチクルとウエハチップのローテ
ーション誤差を検出し、その値を固定オフセット量Δθ
_ｒとして使用することも可能である。このようなチップ
ローテーション補正によって第11図に示すように、アラ
イメント転写においてチップローテーションを低減させ
た重ね合わせ露光を行なうことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。すなわち、上述した各例はステップアンドリピー
ト式の露光装置のアライメント装置として組み込んだ場
合の例であるが、高精度な位置合わせを必要とする各種
装置にも適用できる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれさ、位置合わせ用マーク
の高さ位置に関連して起こる位置合わせ誤差を確実に補
正できる。また、ステップアンドリピート式の露光装置
のアライメント装置として使用したときにはチップロー
テーションやレチクルローテーション等に起因するチッ
プローテーションを補正することができ、マスク露光時
の位置合せ精度の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る位置合わせ装置をアラ
イメント装置として組み込んだ露光装置の局部的概略構
成図、第２図は同位置合わせ装置の動作を説明するため
の流れ線図、第３図から第５図は同動作を具体的に説明
するための図、第６図は本発明の他の実施例に係る位置
合わせ装置をアライメント装置として組み込んだ露光装
置の局部的概略構成図、第７図はシステムとして発生す
るチップローテーションを低減させるようにした例の動
作を説明するための流れ線図、第８図は従来の位置合わ
せ装置をアライメント装置として組み込んだ露光装置の
局部的概略構成図、第９図はウェハローテーション補正
を行なわなかったときの第１層目パターンと第２層目パ
ターンとの重なり程度を示す図、第10図はウェハローテ
ーション補正を行ったときの第１層目パターンと第２層
目パターンとの重なり程度を示す図、第11図は本発明装
置でウェハローテーション補正とチップローテーション
補正とを行ったときの第１層目パターンと第２層目パタ
ーンとの重なり程度を示す図である。１……xyテーブル、２……θテーブル、３……xyテーブ
ル駆動装置、４……θテーブル駆動装置、５……マーク
位置検出器（ｙ位置検出器）、６……マーク位置検出器
（θ位置検出器）、８……ウェハ、９……位置合わせ用
マーク（ｙマーク）、10……位置合わせ用マーク（θマ
ーク）、10……位置合わせ用マーク（ローテーションマ
ーク）、11a,11b……演算装置、12……レーザ干渉計、2
1……ｚテーブル、22……ｚテーブル駆動装置、23……
プレンパラレル、24……パルスモータ、25……位置検出
器、41……オフセット回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027 G01B 11/00 G01B 11/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に少なくとも第１および第２の位置合
わせ用マークを備えるとともに上記第１および第２の位
置合わせ用マークを結ぶ延長線上に第３の位置合わせ用
マークを備えてなる被位置合わせ部材を互いに直交する
ｘ軸,y軸,z軸を持つ基準直角座標系内に位置合わせする
ためのものであって、前記基準直角座標系内に前記ｘ軸
と前記ｙ軸とを結ぶ平面に沿って配置された前記被位置
合わせ部材をｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に移動
させる移動機構と、前記被位置合わせ部材をｚ軸に平行
した軸回りに回転移動させる回転機構と、前記被位置合
わせ部材のｚ軸方向の高さ位置を計測する高さ位置検出
系と、前記基準直角座標系内に、この座標系に対して一
定の関係に配置され、前記被位置合わせ部材の前記マー
クをｚ軸方向から光学的に観察して上記マークを検出す
る第１および第２のマーク位置検出器と、これらマーク
位置検出器で検出された各マークのｘ軸方向位置および
ｙ軸方向位置を検出する座標検出系と、前記第１のマー
ク位置検出器で前記第１のマークが検出されると同時に
前記第２のマーク位置検出器で前記第２のマークが検出
されるべく前記移動機構および前記回転機構を制御する
フィードバック制御手段と、前記第１のマーク位置検出
器を共通に用い、ｚ軸方向の高さが一定値に保持された
前記第１および第３のマークの座標を検出して前記被位
置合わせ部材の現実の方向を求め、この現実の方向と目
標方向との差に応じて前記第２のマーク位置検出器の検
出基準位置をシフト手段でシフトさせた後に前記フィー
ドバック制御手段を動作させるサイクルを繰り返して上
記被位置合わせ部材の現実の方向を目標方向に収束させ
る方向収束化手段とを具備してなることを特徴とする位
置合わせ装置。
【請求項２】前記シフト手段は、前記第２のマーク位置
検出器の検出信号に電気的なオフセット値を与えるもの
である請求項１に記載の位置合わせ装置。
【請求項３】前記シフト手段は、前記第２のマーク位置
検出器の検出光光路を移動させるものである請求項１に
記載の位置合わせ装置。
【請求項４】前記方向収束化手段は、外部から任意に前
記目標方向を設定できるものである請求項１に記載の位
置合わせ装置。
【請求項５】前記被位置合わせ部材はマスクパターンが
転写される感光基板であり、前記方向収束化手段は上記
マスクパターンの方向と上記感光基板上のパターンの方
向との間のずれ量に対応した固定オフセット値を前記シ
フト手段に与える系を備えている請求項１に記載の位置
合わせ装置。
【請求項６】前記被位置合わせ部材はマスクパターンが
ステップアンドリピート方式で転写される半導体装置形
成用の感光基板であり、前記方向収束化手段は上記マス
クパターンの方向と上記感光基板上のパターンの方向と
の間のずれ量に対応した固定オフセット値を前記シフト
手段に与える系を備えている請求項１に記載の位置合わ
せ装置。
【請求項７】前記マスクパターンの方向と前記感光基板
上のパターンの方向とのずれ量を検出する検出系を備え
ている請求項５または６に記載の位置合わせ装置。