JP2867597B2 - Position detection method - Google Patents

Position detection method

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JP2867597B2
JP2867597B2 JP11544590A JP11544590A JP2867597B2 JP 2867597 B2 JP2867597 B2 JP 2867597B2 JP 11544590 A JP11544590 A JP 11544590A JP 11544590 A JP11544590 A JP 11544590A JP 2867597 B2 JP2867597 B2 JP 2867597B2
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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
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は位置検出方法に関し、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ずれ量を求
め、双方の位置決め(アライメント)を行う場合に好適
な位置検出方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position detecting method, for example, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, on a first object surface such as a mask or a reticle (hereinafter, referred to as “mask”). When exposing and transferring a fine electronic circuit pattern formed on a second object surface such as a wafer by exposure, a relative positional shift amount between the mask and the wafer is obtained, and it is suitable for performing both positioning (alignment). The present invention relates to a simple position detection method.

(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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, relative positioning between a mask and a wafer has been an important factor for improving performance. In particular, in recent aligners in an exposure apparatus, for high integration of semiconductor elements,
For example, one having a positioning accuracy of sub-micron or less is required.

多くの位置検出装置においては、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マークを設け、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マークのずれ量を画像処
理を行うことにより検出したり、又は米国特許第403796
9号や米国特許第4514858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マークとしてゾーン
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 position detecting devices, so-called alignment marks for positioning are provided on a mask and a wafer surface, and both alignments are performed using position information obtained from the alignment marks. As the alignment method at this time, for example, the amount of deviation between both alignment marks is detected by performing image processing, or US Pat.
No. 9, US Pat. No. 4,514,858 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-157030, use a zone plate as an alignment mark, irradiate the zone plate with a light beam, and at this time, a light beam emitted from the zone plate. This is performed by detecting the position of the condensing point on a predetermined surface.

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マークを用いた方法に比べてア
ライメントマーク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。
Generally, an alignment method using a zone plate has a feature that relatively high-precision alignment can be performed without being affected by a defect of an alignment mark, as compared with a method using a simple alignment mark.

第4図はゾーンプレートを利用した従来の位置検出装
置の概略図である。
FIG. 4 is a schematic view of a conventional position detecting device using a zone plate.

同図においてマスクMはメンブレン117に取り付けて
あり、それをアライナー本体115にマスクチャック116を
介して支持している。本体115上部にアライメントヘッ
ド114が配置されている。マスクMとウエハWの位置合
わせを行う為にマスクアライメントマークMM及びウエハ
アライメントマークWMがそれぞれマスクMとウエハWに
焼き付けられている。
In the figure, a mask M is attached to a membrane 117, which is supported on an aligner body 115 via a mask chuck 116. An alignment head 114 is arranged above the main body 115. To align the mask M and the wafer W, a mask alignment mark MM and a wafer alignment mark WM are printed on the mask M and the wafer W, respectively.

光源110から出射された光束は投光レンズ系111により
平行光となり、ハーフミラー112を通り、マスクアライ
メントマークMMへ入射する。マスクアライメントマーク
MMは透過型のゾーンプレートより成り、入射した光束は
回折され、その+1次回折光は点Qへ集光する凸レンズ
作用を受ける。
The light beam emitted from the light source 110 becomes parallel light by the light projecting lens system 111, passes through the half mirror 112, and enters the mask alignment mark MM. Mask alignment mark
The MM is formed of a transmission type zone plate, and the incident light beam is diffracted, and the + 1st-order diffracted light is subjected to a convex lens function of converging to a point Q.

又、ウエハアライメントマークWMは反射型のゾーンプ
レートより成り点Qへ集光する光を反射回折させ検出面
119上へ結像する凸面鏡の作用(発散作用)を持ってい
る。
The wafer alignment mark WM is formed of a reflection type zone plate and reflects and diffracts the light condensed on the point Q, thereby detecting the light on the detection surface.
It has the action of a convex mirror (divergent action) that forms an image on 119.

このときウエハアライメントマークWMで−1次で反射
回折作用を受けた信号光束はマスクアライメントマーク
MMを通過する際、レンズ作用を受けずに0次光として透
過し検出面119上に集光してくるものである。
At this time, the signal light beam subjected to the -1st-order reflection and diffraction action at the wafer alignment mark WM is the mask alignment mark.
When passing through the MM, the light is transmitted as zero-order light without being affected by a lens and is condensed on the detection surface 119.

ここでマスクMのアライメントマークMMでm次の回折
作用を受け、ウエハWのアライメントマークWMでn次の
反射回折作用を受け、再度マスクMのアライメントマー
クMMでl次の回折作用を受けた光束を以下、便宜上(m,
n,l)次光と称する。従って前述の光束は(1,−1,0)次
光の信号光束となる。
Here, a light beam that has undergone an m-order diffraction effect on the alignment mark MM of the mask M, an n-order reflection diffraction effect on the alignment mark WM of the wafer W, and an l-order diffraction effect on the alignment mark MM of the mask M again. Below for convenience (m,
n, l) is called the next light. Therefore, the above-mentioned light beam becomes a signal light beam of the (1, −1,0) order light.

同図の位置検出装置においては、マスクMに対しウエ
ハWが相対的に所定量位置ずれしていると、その位置ず
れ量Δσwに対して検出面119上に入射する光束の入射
位置(光量の重心位置)がずれてくる。このときの検出
面119上のずれ量Δδwと位置ずれ量Δσwとは一定の
関係があり、このときの検出面119上のずれ量Δδwを
検出することによりマスクMとウエハWとの相対的な位
置ずれ量Δσwを検出している。
In the position detecting device shown in FIG. 3, when the wafer W is displaced relative to the mask M by a predetermined amount, the incident position of the light beam incident on the detection surface 119 (the amount of light The position of the center of gravity) shifts. At this time, the shift amount Δδw on the detection surface 119 and the positional shift amount Δσw have a fixed relationship. By detecting the shift amount Δδw on the detection surface 119 at this time, the relative position between the mask M and the wafer W is determined. The position shift amount Δσw is detected.

同図に示すようにマスクMから出射する信号光束の集
光位置Qからウエハ2までの距離をaw、ウエハWから検
出面119までの距離bwとしたとき検出面119上の位置ずれ
量Δδwは となる。(a)式より明らかのように(bw/aw−1)倍
に位置ずれ量が拡大される。この(bw/aw−1)が位置
ずれ検出倍率となる。
As shown in the figure, when the distance from the condensing position Q of the signal light beam emitted from the mask M to the wafer 2 is aw and the distance bw from the wafer W to the detection surface 119 is bw, the positional deviation amount Δδw on the detection surface 119 is Becomes As is clear from the equation (a), the displacement amount is enlarged by (bw / aw-1) times. This (bw / aw-1) is the displacement detection magnification.

尚、同図に示す装置では一般にマスクM固着後にため
し焼等を行いマスクとウエハとの位置ずれ量がないとき
の信号光束の入射位置(基準位置)を基準とし、この位
置と実際の光束の入射位置とのずれ量を検出面119で検
出し、このときの値Δδwを用いて(a)式より位置ず
れ量Δσを求めている。
In the apparatus shown in FIG. 1, generally, the mask M is fixed, and the printing is performed, and the position of the signal light flux when there is no displacement between the mask and the wafer (reference position) is used as a reference. The amount of deviation from the incident position is detected by the detection surface 119, and the amount of deviation Δσ is obtained from the expression (a) using the value Δδw at this time.

(発明が解決しようとする問題点) 一般に第4図に示す位置検出装置では検出面119上に
は(1,−1,0)次光の他に回折次数の異なる(0,−1,1)
次光が略々集光する場合がある。
(Problems to be Solved by the Invention) Generally, in the position detecting device shown in FIG. 4, on the detection surface 119, in addition to the (1, −1,0) order light, the diffraction order (0, −1,1) is different. )
The next light may be substantially condensed.

例えばマスクM上のアライメントマークMMへ入射した
のち、これを0次回折光で透過し、ウエハW上のアライ
メントマークWMでまず−1次で反射回折し、凹パワー
(発散)の作用をうけ、更にマスクM上のアライメント
マークMMで+1次で透過回折して凸パワー(収束)の作
用を受けた(0,−1,1)次光が検出面119に略々集光する
場合がある。
For example, after being incident on the alignment mark MM on the mask M, this is transmitted by the 0th-order diffracted light, first reflected and diffracted by the alignment mark WM on the wafer W in the -1st order, and is subjected to the action of concave power (divergence). In some cases, the (0, -1, 1) -order light transmitted and diffracted in the + 1st order by the alignment mark MM on the mask M and subjected to the action of convex power (convergence) is substantially converged on the detection surface 119.

第5図はこのときの(1,−1,0)次光と(0,−1,1)次
光の伝幡の様子を模式的に示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the state of propagation of the (1, −1,0) order light and the (0, −1,1) order light at this time.

ここで一般には(1,−1,0)次光と(0,−1,1)次光と
ではマスクとウエハ間の相対位置ずれ量に対する入射位
置移動量の検出倍率が異なる。この為、光束の入射位置
として検出面119内において、検出面内の各点のその点
からの位置ベクトルにその点の光強度を乗算したものを
検出面全面で積分したときに積分値が0ベクトルになる
点(以下(光束の)重心と呼ぶ)を検出すると、信号光
束としての(1,−1,0)次光以外に(0,−1,1)次光の影
響を受けてしまい、或はS/N比が劣化する等して(a)
式を用いても正しい位置ずれ量の検出ができない場合が
あった。
Here, in general, the (1, -1,0) order light and the (0, -1,1) order light have different detection magnifications of the incident position movement amount with respect to the relative position shift amount between the mask and the wafer. Therefore, as the incident position of the light beam, when the value obtained by multiplying the position vector from each point on the detection surface by the light intensity at that point in the detection surface 119 is integrated over the entire detection surface, the integrated value becomes 0. If a point that becomes a vector (hereinafter referred to as the (center of gravity of the light beam)) is detected, it will be affected by the (0, -1,1,1) -order light in addition to the (1, -1,0) -order light as the signal light beam. Or the S / N ratio deteriorates (a)
In some cases, it was not possible to correctly detect the amount of misalignment even by using the equation.

(1,−1,0)次光と(0,−1,1)次光の光強度比関係が
常時ある程度一定値に保たれるならば、これら2光束に
より形成される検出面上の光強度分布全体による重心位
置のずれ量のマスクとウエハ間の相対位置ずれ量Δσw
に対する検出倍率を求め、これを新たな位置ずれ検出倍
率として位置ずれ検出を行う方法もある。
If the light intensity ratio relationship between the (1, −1,0) -order light and the (0, −1,1) -order light is always maintained to a certain value, the light on the detection surface formed by these two light beams Relative positional deviation Δσw between the mask and the wafer of the deviation of the center of gravity position due to the entire intensity distribution
There is also a method in which a detection magnification for the position is calculated, and this is used as a new position deviation detection magnification to perform position deviation detection.

この場合、それぞれの光束の光強度比がレジスト膜厚
の変動などのウエハプロセス要因或は位置ずれ検出方向
に直交する方向の位置合わせ物体間の位置の変動がある
場合はこれに伴って変化し、その結果(1,−1,0)次光
と(0,−1,1)次光を合わせたトータルな位置ずれ検出
倍率が変動し、位置ずれ検出誤差となるという問題点が
あった。
In this case, the light intensity ratio of each light beam changes with a wafer process factor such as a change in the resist film thickness or a position change between the positioning objects in a direction orthogonal to the position shift detection direction. As a result, there has been a problem that the total displacement detection magnification of the combined (1, −1,0) -order light and (0, −1,1) -order light fluctuates, resulting in a displacement detection error.

本発明はこのような対象とする信号光束である(m,n,
l)次光に対して検出誤差要因となる(m′,n′,l′)
次光、(但し、m′≠m又はn′≠n又はl′≠l)の
悪影響を効果的に防止し、高精度な位置ずれ量の検出が
可能な位置検出方法の提供を目的とする。
The present invention relates to such a target signal beam (m, n,
l) A detection error factor for the next light (m ', n', l ')
It is an object of the present invention to provide a position detection method capable of effectively preventing an adverse effect of the next light (however, m ′ ≠ m or n ′ ≠ n or l ′ ≠ l) and detecting a position shift amount with high accuracy. .

(問題点を解決するための手段) 本発明の位置検出方法は、第1物体面上に回折作用を
有する第1アライメントマークを、第2物体面上に回折
作用を有する第2アライメントマークを各々形成し、投
光手段からの光束のうちm,n,lを整数としたとき、該第
1アライメントマークでm次の回折作用を受け、該第2
アライメントマークでn次の反射回折作用を受け、再び
該第1アライメントマークでl次の回折作用を受けた第
1光束の所定平面上の集光位置が該第1物体と第2物体
との相対位置ずれ量に対して所定倍率で変化するように
し、該第1光束の所定平面上への集光位置を検出手段に
より検出することにより、該第1物体と第2物体との相
対的な位置ずれ量を検出する際、m′,n′,l′をm′≠
m又はn′≠n又はl′≠lなる整数としたとき、該第
1アライメントマークでm′次の回折作用を受け、該第
2アライメントマークでn′次の反射回折作用を受け、
再び該第1アライメントマークでl′次の回折作用を受
けた第2光束の該所定平面上への集光位置が、該所定平
面で所定量前記第1の集光位置から離れるように、前記
第1物体と前記第2物体との距離、前記第1、第2アラ
イメントマークの焦点距離及び前記投光手段からの光束
が第1アライメントマークに入射する際の入射角を設定
したことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) According to the position detection method of the present invention, a first alignment mark having a diffractive action on a first object plane and a second alignment mark having a diffractive action on a second object plane are respectively provided. When m, n, and l of the light flux from the light projecting means are integers, the first alignment mark is subjected to an m-th order diffraction action, and
The converging position on the predetermined plane of the first light beam, which has been subjected to the nth-order reflection / diffraction effect at the alignment mark and again subjected to the lth-order diffraction effect at the first alignment mark, is a relative position between the first object and the second object. The relative position between the first object and the second object is determined by changing the position shift amount at a predetermined magnification and detecting a condensing position of the first light beam on a predetermined plane by a detecting unit. When detecting the shift amount, m ′, n ′, l ′ are calculated as m ′ ≠
When m or n ′ ≠ n or l ′ ≠ l, the first alignment mark is subjected to the m′-order diffraction effect, and the second alignment mark is subjected to the n′-order reflection diffraction effect,
Again, the condensing position on the predetermined plane of the second light beam subjected to the l′-order diffraction action by the first alignment mark is separated from the first condensing position by a predetermined amount on the predetermined plane. A distance between a first object and the second object, focal lengths of the first and second alignment marks, and an incident angle when a light beam from the light projecting means enters the first alignment mark are set. I have.

即ち、本発明は物体面Aと物体面Bを位置合わせすべ
き第1物体と第2物体としたとき物体面Aに物理光学素
子としての機能を有する第1及び第2の信号用のアライ
メントマークA1及びA2を形成し、且つ物体面Bにも同様
に物理光学素子としての機能を有する第1及び第2の信
号用のアライメントマークB1及びB2を形成し、前記アラ
イメントマークA1に光束を入射させ、このとき生じる回
折光をアライメントマークB1に入射させ、アライメント
マークB1からの回折光の入射面内での光束重心を第1信
号光束の入射位置として第1検出部にて検出する。
That is, according to the present invention, the first and second signal alignment marks having a function as a physical optical element on the object plane A when the object plane A and the object plane B are to be positioned as a first object and a second object. A1 and A2 are formed, and first and second signal alignment marks B1 and B2 having the same function as a physical optical element are also formed on the object plane B, and a light beam is incident on the alignment mark A1. The diffracted light generated at this time is incident on the alignment mark B1, and the first detection unit detects the center of the light flux on the incident surface of the diffracted light from the alignment mark B1 as the incident position of the first signal light flux.

ここで光束の重心とは光束受光内において受光内各点
のその点からの位置ベクトルにその点の光強度を乗算し
たものを受光面全面で積分したときに積分値が0ベクト
ルになる点のことであるが、便宜上光束重心として光強
度がピークとなる点を用いてもよい。同様にアライメン
トマークA2に光束を入射させ、このとき生じる回折光を
アライメントマークB2に入射させアライメントマークB2
からの回折光の入射面における光束重心を第2信号光束
の入射位置として第2検出部にて検出する。そして第1
及び第2検出部からの2つの位置情報を利用して物体面
Aと物体面Bの位置決めを行う。このとき(m,n,l)次
光に対して検出誤差要因となる(m′,n′,l′)次光の
入射位置が前述の位置関係となるように各要素を設定し
ている。
Here, the center of gravity of the light beam is defined as the point at which the integral value becomes a zero vector when the value obtained by multiplying the position vector from each point in the light reception within the light beam reception by the light intensity at that point is integrated over the entire light receiving surface. However, for convenience, a point at which the light intensity reaches a peak may be used as the luminous flux center of gravity. Similarly, a light beam is made incident on the alignment mark A2, and the diffracted light generated at this time is made incident on the alignment mark B2, and the alignment mark B2
The second detection unit detects the barycenter of the light beam on the incident surface of the diffracted light from the light source as the incident position of the second signal light beam. And the first
Then, the object plane A and the object plane B are positioned using two pieces of position information from the second detection unit. At this time, each element is set so that the incident position of the (m ′, n ′, l ′)-order light, which is a detection error factor for the (m, n, l) -order light, has the above-described positional relationship. .

この他本発明では第1検出部に入射する光束の重心位
置と第2検出部に入射する光束の重心位置が物体面Aと
物体面Bの位置ずれに対して互いに逆方向に変位するよ
うに各アライメントマークA1,A2,B1,B2を設定してい
る。
In addition, in the present invention, the position of the center of gravity of the light beam incident on the first detection unit and the position of the center of gravity of the light beam incident on the second detection unit are displaced in directions opposite to each other with respect to the displacement between the object plane A and the object plane B. Each alignment mark A1, A2, B1, B2 is set.

(実施例) 第1図は本発明の原理及び構成要件等を展開して示し
た説明図、第2図は第1図の構成に基づく本発明の第1
実施例の要部斜視図である。
(Embodiment) FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle and configuration requirements of the present invention in an expanded manner, and FIG. 2 is a first embodiment of the present invention based on the configuration of FIG.
It is a principal part perspective view of an Example.

図中、1は物体面Aに相当する第1物体、2は物体面
Bに相当する第2物体であり、第1物体1と第2物体2
との相対的な位置ずれ量を検出する場合を示している。
In the drawing, reference numeral 1 denotes a first object corresponding to the object plane A, 2 denotes a second object corresponding to the object plane B, and a first object 1 and a second object 2
5 shows a case where a relative displacement amount with respect to is detected.

第1図では第1物体1を通過し、第2物体2で反射し
た光が再度第1物体1を通過する為、第1物体1が2つ
示されている。5は第1物体1に、3は第2物体2に設
けたアライメントマークであり、第1信号を得る為のも
のである。同様に6は第1物体1に、4は第2物体2に
設けたアライメントマークであり、第2信号光を得る為
のものである。尚、第1図ではアライメントマーク3,4
を等価な透過型のアライメントマークに置換した光路で
示している。
In FIG. 1, two first objects 1 are shown because light passing through the first object 1 and reflected by the second object 2 passes through the first object 1 again. Reference numeral 5 denotes an alignment mark provided on the first object 1 and reference numeral 3 denotes an alignment mark provided on the second object 2 for obtaining a first signal. Similarly, reference numeral 6 denotes an alignment mark provided on the first object 1 and reference numeral 4 denotes an alignment mark provided on the second object 2 for obtaining a second signal light. In FIG. 1, alignment marks 3 and 4
Is replaced by an optical path replaced with an equivalent transmissive alignment mark.

各アライメントマーク3,4,5,6は1次元又は2次元の
レンズ作用のあるグレーティングレンズ又はレンズ作用
のない回折格子等の物理光学素子の機能を有している。
9はウエハスクライブライン、10はマスクスクライブラ
インであり、その面上には各アライメントマークが形成
されている。7,8は前述の第1及び第2のアライメント
用の第1,第2信号光束を示す。7′,8′は各々第1,第2
信号光束7,8に対応する所定次数の回折光束である。
Each of the alignment marks 3, 4, 5, and 6 has a function of a physical optical element such as a grating lens having a one-dimensional or two-dimensional lens function or a diffraction grating having no lens function.
9 is a wafer scribe line, 10 is a mask scribe line, and each alignment mark is formed on its surface. Reference numerals 7 and 8 denote the first and second signal beams for the first and second alignments, respectively. 7 'and 8' are the first and second
This is a diffracted light beam of a predetermined order corresponding to the signal light beams 7, 8.

本実施例では第1信号光束7は(1,−1,0)次光、第
2信号光束8は(−1,1,0)次光、光束7′は(0,−1,
1)次光、光束8′は(0,1,−1)次光となっている。
In this embodiment, the first signal light beam 7 is the (1, -1,0) -order light, the second signal light beam 8 is the (-1,1,0) -order light, and the light beam 7 'is (0, -1,0).
1) The next-order light beam 8 'is (0,1, -1) -order light.

11,12は各々第1及び第2信号光束7,8を検出する為の
第1及び第2検出部である。第1,第2検出部11,12は例
えば1次元CCD等から成り、素子の配列方向はx軸方向
に一致している。
Reference numerals 11 and 12 denote first and second detectors for detecting the first and second signal light beams 7 and 8, respectively. The first and second detectors 11 and 12 are made of, for example, a one-dimensional CCD or the like, and the arrangement direction of the elements coincides with the x-axis direction.

第2物体2から第1又は第2検出部11,12までの光学
的な距離を説明の便宜上Lとする。物体1と第2物体2
の距離をg、アライメントマーク5及び6の焦点距離を
各々fa1,fa2とし、第1物体1と第2物体2の相対位置
ずれ量をΔσとし、そのときの第1,第2検出部11,12の
第1及び第2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。尚、第1物体1に入射するアライメン
ト光束は便宜上平面波とし、符号は図中に示す通りとす
る。
The optical distance from the second object 2 to the first or second detection unit 11, 12 is L for convenience of explanation. Object 1 and second object 2
Is the distance g, the focal lengths of the alignment marks 5 and 6 are f a1 and f a2 , respectively, and the relative displacement between the first object 1 and the second object 2 is Δσ. The displacement amounts of the first and second signal light flux centroids 11 and 12 from the coincidence state are defined as S 1 and S 2 , respectively. The alignment light beam incident on the first object 1 is a plane wave for convenience, and the reference numerals are as shown in the figure.

信号光束重心の変位量S1及びS2はアライメントマーク
5及び6の焦点F1,F2とアライメントマーク3,4の光軸中
心を結ぶ直線L1,L2と、検出部11及び12の受光面との交
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
3,4の光学的な結像倍率の符合を互いに逆とすることで
達成している。
Displacement S 1 and S 2 of the signal light beam centroid to the straight line L1, L2 connecting the center of the optical axis of the focus F 1, F 2 and the alignment marks 3 and 4 of the alignment marks 5 and 6, the light receiving surface of the detector 11 and 12 Geometrically as the intersection with Therefore, in order to obtain the displacement amounts S 1 and S 2 of the center of gravity of each signal light beam in directions opposite to each other with respect to the relative positional deviation between the first object 1 and the second object 2,
This is achieved by reversing the signs of the optical imaging magnifications of 3 and 4.

尚、本実施例において、光源の種類としては半導体レ
ーザー、He−Neレーザー、Arレーザー等のコヒーレント
光束を放射する光源や、発光ダイオード等の非コヒーレ
ント光束を放射する光源等を用いている。
In the present embodiment, the type of the light source a semiconductor laser, H e -N e laser light source and which emits coherent light beam A r laser or the like using a light source such as that emits non-coherent light beam such as a light emitting diode I have.

第2図に示すように本実施例では(1,−1,0)次光と
しての光束7と(−1,1,0)次光としての光束8は各々
マスク1面上のアライメントマーク5,6に所定の角度で
入射した後、透過回折し、更にウエハ2面上のアライメ
ントマーク3,4で反射回折し、検出部11,12に入射する。
又(0,−1,1)次光としての光束7′と(0,1,−1)次
光としての光束8′はマスク1面上のアライメントマー
ク5,6を0次で透過した後、ウエハ2面上のアライメン
トマーク3,4で反射回折し、次いでマスク1面上のアラ
イメントマーク5,6で透過回折し検出部11,12に入射して
いる。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the light flux 7 as the (1, -1,0) -order light and the light flux 8 as the (-1,1,0) -order light are respectively aligned marks 5 on the mask 1 surface. , 6 at a predetermined angle, then transmitted and diffracted, further reflected and diffracted by the alignment marks 3 and 4 on the surface of the wafer 2, and incident on the detection units 11 and 12.
The light beam 7 'as the (0, -1,1) -order light and the light beam 8' as the (0,1, -1) -order light pass through the alignment marks 5,6 on the mask 1 surface at the 0th order. The light is reflected and diffracted by the alignment marks 3 and 4 on the surface of the wafer 2 and then transmitted and diffracted by the alignment marks 5 and 6 on the surface of the mask 1 and is incident on the detection units 11 and 12.

これらの光束のうち検出部11,12面上に入射したアラ
イメント光束7,8の重心位置を検出し、該検出部11,12か
らの出力信号を利用してマスク1とウエハ2について位
置ずれ検出を行っている。
Of these light beams, the positions of the centers of gravity of the alignment light beams 7 and 8 incident on the surfaces of the detection units 11 and 12 are detected, and the displacement signals of the mask 1 and the wafer 2 are detected using the output signals from the detection units 11 and 12. It is carried out.

次にアライメントマーク3,4,5,6について説明する。 Next, the alignment marks 3, 4, 5, and 6 will be described.

アライメントマーク3,4,5,6は各々異なった値の焦点
距離を有するフレネルゾーンプレート(又はグレーティ
ングレンズ)より成っている。これらのアライメントマ
ークの寸法は各々スクライブライン9及び10の方向に50
〜300μm、スクライブライン幅方向(y方向)に20〜1
00μmが実用的に適当なサイズである。
Each of the alignment marks 3, 4, 5, and 6 is composed of a Fresnel zone plate (or grating lens) having a different value of focal length. The dimensions of these alignment marks are 50 in the direction of scribe lines 9 and 10, respectively.
~ 300μm, 20 ~ 1 in the scribe line width direction (y direction)
00 μm is a practically suitable size.

本実施例においては光束7,7′と8,8′はいずれもマス
ク1に対して入射角約17.5゜で、マスク1面への射影成
分がスクライブライン方向(x方向)に直交するように
射出している。
In this embodiment, each of the light beams 7, 7 'and 8, 8' has an incident angle of about 17.5 ° with respect to the mask 1, and the projected component on the mask 1 surface is orthogonal to the scribe line direction (x direction). Injecting.

マスク1とウエハ2との間隔は30μmである。(1,−
1,0)次光の光束7はアライメントマーク5で1次で透
過回折し、凸レンズ作用を受けたのち、ウエハ2面上の
アライメントマーク3で凹レンズ作用を受け、第1検出
部11面上に集光している。
The distance between the mask 1 and the wafer 2 is 30 μm. (1, −
1,0) The light beam 7 of the next light is transmitted and diffracted in the first order by the alignment mark 5 and is subjected to a convex lens action, and then is subjected to a concave lens action by the alignment mark 3 on the surface of the wafer 2 to be on the first detecting unit 11 surface. Focusing.

又、(0,−1,1)次光の光束7′はマスク1面を0次
透過(回折)したのち、ウエハ2面上のアライメントマ
ーク3で1次反射回折し、凹レンズ作用をうけ、更にマ
スク面1上のアライメントマーク5で1次透過回折し、
凸レンズ作用をうけたのち検出部11面上に到達してい
る。
The light beam 7 'of the (0, -1,1) order light is transmitted through the mask 1 surface by the 0 order (diffraction), then is reflected and diffracted by the alignment mark 3 on the surface of the wafer 2 first order, and receives a concave lens effect. Further, first-order transmission diffraction occurs at the alignment mark 5 on the mask surface 1, and
After receiving the convex lens action, the light reaches the surface of the detection unit 11.

検出部11面では、この光束の入射位置の変動量がアラ
イメントマーク5,3のx方向における位置ずれ量、即ち
軸ずれ量に対応し、かつその量が拡大された状態となっ
て入射する。この結果、入射光束の重心位置の変動が検
出部11で検出される。
The amount of change in the incident position of the light beam corresponds to the amount of displacement of the alignment marks 5 and 3 in the x direction, that is, the amount of axial displacement, and is incident on the detection unit 11 in a state where the amount is enlarged. As a result, a change in the position of the center of gravity of the incident light beam is detected by the detection unit 11.

本実施例ではマスク1とウエハ2の位置ずれが0のと
き、即ちマスク1上のアライメントマーク5とウエハ2
上のアライメントマーク3とが共軸系をなしたとき、光
束7の主光線のウエハ2からの出射角が13度、又このと
きの出射光のウエハ2面上への射影成分がスクライブラ
イン幅方向(y方向)と直交した所定位置、例えばウエ
ハ2面から18.657mmの高さに位置している検出部11面上
に集光するように設定している。
In this embodiment, when the positional deviation between the mask 1 and the wafer 2 is 0, that is, when the alignment mark 5 on the mask 1 is
When the alignment mark 3 and the upper alignment mark 3 form a coaxial system, the exit angle of the principal ray of the light beam 7 from the wafer 2 is 13 degrees, and the projected component of the emitted light on the surface of the wafer 2 at this time is the scribe line width. The light is focused on a predetermined position orthogonal to the direction (y direction), for example, on the surface of the detection unit 11 located at a height of 18.657 mm from the surface of the wafer 2.

又、光束8はアライメントマーク6で透過回折し、ウ
エハ2面上のアライメントマーク4で結像点でのスポッ
ト位置を光束7と異なる方向に移動せしめ、且つ出射角
7度でこれも位置ずれが0のとき光束8と異なり、ウエ
ハ2面への射影成分がスクライブライン幅方向と直交す
るように出射し、第2検出部12面上に集光している。
Also, the light beam 8 is transmitted and diffracted by the alignment mark 6, and the alignment mark 4 on the surface of the wafer 2 moves the spot position at the image forming point in a direction different from that of the light beam 7, and the position shift is also caused by the emission angle of 7 degrees. When the value is 0, unlike the light beam 8, the projected component on the surface of the wafer 2 is emitted so as to be orthogonal to the scribe line width direction, and is condensed on the surface of the second detection unit 12.

以上のようにアライメントマークのレンズパラメータ
を設定した上で本実施例では検出部11面上での光束7の
重心位置と検出部12面上での光束8と重心位置との間隔
のx方向成分(x方向に沿った間隔)を検出する。マス
クに対しウエハがΔσだけ位置ずれを発生すればマスク
とウエハ間隔をg、ウエハと受光面との間隔をLとして
各光束重心の変位量S1,S2は定量的に と表わせ、ずれ倍率としてβ=S1/Δσ、β=S2
σと定義できる。
After setting the lens parameters of the alignment mark as described above, in the present embodiment, the x-direction component of the distance between the position of the center of gravity of the light beam 7 on the surface of the detection unit 11 and the position of the light beam 8 and the center of gravity on the surface of the detection unit 12 (Interval along the x direction) is detected. If the wafer is displaced by Δσ with respect to the mask, the displacements S 1 and S 2 of the respective centers of gravity of the light beams are determined quantitatively by setting the distance between the mask and the wafer to g and the distance between the wafer and the light receiving surface to L. Β 1 = S 1 / Δσ, β 2 = S 2 / Δ
can be defined as σ.

前述のように信号光束は同じ位置ずれ量Δσに対し互
いに逆方向に変位するので位置ずれ量Δδに対する光束
7,8のx方向に沿った間隔の変化量ΔDは以下の式で表
わされる。
As described above, since the signal light beam is displaced in the opposite direction with respect to the same positional deviation amount Δσ, the light beam with respect to the positional deviation amount Δδ
The change amount ΔD of the interval along the x direction of 7, 8 is expressed by the following equation.

ΔD=(β−β)・Δσ 位置ずれ量の検出は以下のようにして行う。ΔD = (β 1 −β 2 ) · Δσ The detection of the amount of displacement is performed as follows.

マスクとウエハのx方向位置ずれ量が、0のときの両
重心位置のx方向に沿った間隔Dを予め設計値から計算
で、あるいはためし焼等により求めておく。そしてマス
クとウエハ間のx方向の相対位置ずれ検出時に両重心位
置のx方向に沿った間隔のDからのずれ量ΔDを検出
し、該ずれ量ΔDからマスクとウエハのx方向の相対位
置ずれ量Δσを計算する。
When the amount of displacement between the mask and the wafer in the x direction is 0, the distance D between the positions of both centers of gravity along the x direction is calculated in advance from design values or by trial printing. When the relative displacement between the mask and the wafer in the x direction is detected, the displacement ΔD from the distance D along the x direction between the two centers of gravity is detected, and the relative displacement between the mask and the wafer in the x direction is determined from the displacement ΔD. Calculate the quantity Δσ.

次に第1図に示すようにアライメントマークに投射す
る光束のアライメントマーク面法線に対する投射角度
と、第1,第2物体間の位置ずれ量Δσに対応する検出面
上の光束入射位置について説明する。
Next, as shown in FIG. 1, a description will be given of a projection angle of a light beam projected on the alignment mark with respect to a normal line of the alignment mark surface, and a light beam incident position on the detection surface corresponding to a positional shift amount Δσ between the first and second objects. I do.

今、第1物体上の第1のアライメントマーク5の中心
位置(光軸位置)を(xMO1,yMO1,0)とし、アライメン
トマーク5にxz面内で角度θで入射した平行光束の結像
点位置を(xM1,yM1,zM1)とおくとZM1=−f1となる。
Now, assume that the center position (optical axis position) of the first alignment mark 5 on the first object is (x MO1 , y MO1,0 ), and that the parallel light flux incident on the alignment mark 5 at an angle θ in the xz plane is obtained. When placing the image point position as (x M1, y M1, z M1) becomes Z M1 = -f 1.

一方、第2物体上のアライメントマーク3の位置ずれ
量が0のときの中心位置(光軸位置)を(xW1,yW1,−
g)とし、アライメントマーク3は(xM1,yM1,−f1)に
ある。
On the other hand, the center position (optical axis position) when the displacement amount of the alignment mark 3 on the second object is 0 is (x W1 , y W1 , −
g), and the alignment mark 3 is located at (x M1 , y M1 , −f 1 ).

点光源を位置ずれ量が零のとき(xS1,yS1,zS1)の位
置に結像するように設計されているものとする。同様に
して第1物体面上のアライメントマーク6の中心位置
(光軸位置)を(xMO2,yMO2,0)とし、アライメントマ
ーク5と同様に結像点位置を(xM2,yM2,−f3)とおくこ
とができる。またアライメントマーク4の位置ずれ量が
0のときの中心位置(光軸位置)を(xW2,yW2,−g)と
し、アライメントマーク4は(xM2,yM2,−f3)にある点
光源を位置ずれ量が零のとき(xS2,yS2,zS2)の位置に
結像するように設計されているものとする。又マスク面
上から検出面までの距離をL′とする。
It is assumed that the point light source is designed to form an image at the position ( xS1 , yS1 , zS1 ) when the displacement amount is zero. Similarly, the center position (optical axis position) of the alignment mark 6 on the first object plane is set to ( xMO2 , yMO2 , 0), and the imaging point position is set to ( xM2 , yM2 , −f 3 ). Further to the center position when the positional deviation amount of the alignment mark 4 is 0 (optical axis position) and (x W2, y W2, -g ), the alignment mark 4 is in the (x M2, y M2, -f 3) It is assumed that the point light source is designed to form an image at the position (x S2 , y S2 , z S2 ) when the displacement amount is zero. The distance from the mask surface to the detection surface is L '.

以上のパラメータ設定のもとで第1信号光を形成する
(1,−1,0)次光の光束7とそれ以外の(0,−1,1)次光
の光束7′の第1物体に対する第2物体の位置ずれ量Δ
σに対応する検出部面上の光束重心位置の変化量をそれ
ぞれS11,S12とすると となる。
The first object of the (1, −1,0) order light beam 7 and the other (0, −1,1) order light beam 7 ′ that forms the first signal light under the above parameter settings Displacement amount Δ of the second object with respect to
Let S 11 and S 12 be the amounts of change in the center of gravity of the light beam on the detector surface corresponding to σ, respectively. Becomes

同様にして(−1,1,0)次光の光束8とそれ以外の
(0,1,−1)次光の光束8′の検出部面上の光束重心位
置の変化量をそれぞれS12,S22とすると 更にレンズの結像特性の一般的関係から xMOi=xMi+f2i-1tanθ (i=1,2) ……(5) またxMi,xWiはそれぞれ第1物体面上のアライメント
マークと第2物体面上のアライメントマークの主光線に
関する偏向角、およびそれぞれの焦点距離で決まる量で である。ここでζ=θ−φ(j=1,4)は各アライ
メントマークの入射角θに対する偏向角となる。
Similarly, the amount of change of the center of gravity of the light beam 8 of the (−1,1,0) -order light beam and the other light beam 8 ′ of the (0,1, −1) -order light beam on the detection unit surface is represented by S 12. , and the S 22 Further, from the general relation of the imaging characteristics of the lens, x MOi = x Mi + f 2i-1 tan θ (i = 1,2) (5) Further, x Mi and x Wi are respectively the alignment marks on the first object plane. The deflection angle of the alignment mark on the second object plane with respect to the principal ray, and the amount determined by the respective focal lengths It is. Here, j j = θ-φ j (j = 1,4) is a deflection angle with respect to the incident angle θ of each alignment mark.

今、第1物体面上のアライメントマーク設定領域の中
心を原点としアライメントマーク面内において位置ずれ
量の検出方向をx軸、またその直交方向をy軸とし、ア
ライメントマーク面法線方向にz軸をとる。
Now, with the origin at the center of the alignment mark setting area on the first object plane, the direction of detecting the amount of displacement within the alignment mark plane is defined as the x-axis, the orthogonal direction is defined as the y-axis, and the z-axis is defined as the normal to the alignment mark plane. Take.

検出部は上記xyz直交座標系において受光領域の中心
が(xS,yS,zS)で表わされ、また受光領域は矩形でその
サイズがx方向にd1、その直交方向にd2とする。
Detector the center of the light receiving area in the xyz orthogonal coordinate system (x S, y S, z S) d 1 is represented by, and whose size in the x-direction light-receiving region is rectangular, d 2 in a direction perpendicular thereto And

いま(0,−1,1)次光の光束7′と(0,1,−1)次光
の光束8′に着目し、(2),(4)式に(5)式を代
入すると このときS21,S22が位置ずれ量の検出範囲∈≦Δσ≦
(∈1,∈はd1の長さの検出部で検出可能な位置ず
れ量の上限と下限)において となるようにパラメータの設定を行えば受光領域上に
(0,−1,1)次光の光束7′及び(0,1,−1)次の光束
8′が∈≦Δσ≦∈の範囲で到達しない。
Now, focusing on the luminous flux 7 'of the (0, -1,1) -order light and the luminous flux 8' of the (0,1, -1) -order light, and substituting equation (5) into equations (2) and (4), At this time, S 21 and S 22 are the detection ranges of the displacement amount ∈ 1 ≦ Δσ ≦
In ∈ 2 (∈ 1 and ∈ 2 are the upper and lower limit of the amount of displacement that can be detected by the detector with the length of d 1 ) If the parameters are set so that と1 ≦ Δσ ≦ ∈ 2 , the (0, -1,1) -order light beam 7 ′ and the (0,1, −1) -order light beam 8 ′ are placed on the light receiving region. Not reach in the range.

本実施例では該∈1,∈の値前述のような値となるよ
うにして前記問題点を解決している。
In this embodiment, the above problems are solved by setting the values of ∈ 1 and ∈ 2 to the values described above.

本実施例においてXS=0とし位置ずれ検出倍率を変え
ることなく、(7)式を満たすようにアライメントマー
クへの光束の投射角θおよび各アライメントマークの光
束偏向角ζ123(即ちxM1,xM2,xW1,xW2)を
適切に設定する。
In this embodiment, the projection angle θ of the light beam to the alignment mark and the light beam deflection angles ζ 1 , ζ 2 , ζ of each alignment mark are set so as to satisfy the expression (7) without changing the position detection magnification by setting X S = 0. 3 , 4 4 (ie, x M1 , x M2 , x W1 , x W2 ) are set appropriately.

ここで第2物体面上のアライメントマーク中心から検
出部受光領域の中心までの距離L=18.657mm、また第1
物体面上のアライメントマーク中心から検出部受光領域
の中心までの距離L′=18.628mm、第1,第2物体間の間
隔gを30.0μmとし、更に(1),(3)式で与えられ
る(1,−1,0)次光及び(−1,1,0)次光の位置ずれ検出
感度β1がそれぞれ+200倍、−200倍となるように
マスク面上のアライメントマーク5,6の焦点距離f1,f3
設定すると、f1=122.8209μm、f3=−63.7538μmと
なる。
Here, the distance L from the center of the alignment mark on the second object plane to the center of the light receiving area of the detection unit is 18.657 mm,
The distance L 'from the center of the alignment mark on the object plane to the center of the light receiving area of the detection unit is 18.628 mm, the distance g between the first and second objects is 30.0 μm, and further given by the equations (1) and (3). The alignment marks 5 on the mask surface are set so that the position shift detection sensitivities β 1 and β 2 of the (1, −1,0) order light and the (−1,1,0) order light become +200 times and −200 times, respectively. , setting the focal length f 1, f 3 of 6, f 1 = 122.8209μm, the f 3 = -63.7538μm.

また(1,−1,0)次光及び(−1,1,0)次光が検出部面
上で結像する為の条件式 よりf2,f4はそれぞれf2=−92.361μm、f4=94.2273μ
mとなる。
Conditional expressions for (1, -1,0) order light and (-1,1,0) order light to form an image on the detector surface Thus, f 2 and f 4 are f 2 = −92.361 μm and f 4 = 94.2273 μ, respectively.
m.

以上の数値を(2)′,(4)′式に代入すると、 S21=−152.23(xW1−xM1+30.46tanθ+Δσ) +xM1+122.82tanθ S22= 149.94(xW2−xM2+30.47tanθ+Δσ) +xM2−63.75tanθ いま、位置ずれ計測レンジ(∈から∈までの範
囲)を−3.0<Δσ<3.0(μm)、検出部サイズをd1
40mm、d2=0.48mmとする。本実施例では(7)式を考慮
して とした。またこのときS11,S12は S11=−200.0(xW1−xM1+∈)+xM1 S12= 200.0(xW2−xM2+∈)+xM2 となり(1,−1,0)次光、(−1,1,0)次光が検出部に受
光される条件として−3.0≦Δσ≦3.0で を満たすようにxM1,xM2,xW1,xW2が設定される。
Substituting the above numerical values into the equations (2) 'and (4)', S 21 = −152.23 (x W1 −x M1 +30.46 tan θ + Δσ) + x M1 +122.82 tan θ S 22 = 149.94 (x W2 −x M2 +30. 47tanθ + Δσ) + x M2 -63.75tanθ now, positional deviation measurement range (the range from ∈ 1 to ∈ 2) -3.0 <Δσ <3.0 (μm), the detector size d 1 =
40 mm, d 2 = 0.48 mm. In the present embodiment, the equation (7) is considered. And At this time, S 11 and S 12 are S 11 = −200.0 (x W1 −x M1 + ∈) + x M1 S 12 = 200.0 (x W2 −x M2 + ∈) + x M2 (1, −1,0) -3.0 ≦ Δσ ≦ 3.0 as the condition that the light and the (−1,1,0) order light are received by the detector. X M1 , x M2 , x W1 , x W2 are set so as to satisfy

本実施例では(7)′式又は(7)″式および(8)
式を満たすようにθ=30゜、xW1=10.0μm、xM1=5.0
μm、xW2=0.0μm、xM2=−5.0μmとした。
In this embodiment, the expression (7) ′ or the expression (7) ″ and the expression (8)
Θ = 30 °, x W1 = 10.0 μm, x M1 = 5.0
μm, x W2 = 0.0 μm, x M2 = −5.0 μm.

このときS21,S22は S21(∈)=−152.23∈−2601.22(μm)(9−1) S22(∈)= 149.94∈+2595.92(μm)(9−2) −3.0<Δσ>3.0では −3067.91<S21<−2154.53、 2146.1 <S22< 3045.74 となり、(7)′式を満たす。At this time, S 21 and S 22 are S 21 (∈) = − 152.23∈−2601.22 (μm) (9-1) S 22 (∈) = 149.94∈ + 2595.92 (μm) (9-2) −3.0 <Δσ At> 3.0, −3067.91 <S 21 <−2154.53, 2146.1 <S 22 <3045.74, which satisfies the expression (7) ′.

このときS11,S12はそれぞれ S11(∈)=−200.0∈−995 (μm) (9−3) S12(∈)= 200.0∈+995 (μm) (9−4) となり、(8)式を満たす。At this time, S 11 and S 12 are respectively S 11 (∈) = − 200.0∈−995 (μm) (9-3) S 12 (∈) = 200.0∈ + 995 (μm) (9-4), and (8) Satisfy the formula.

以上本実施例では光束検出領域に対し(0,−1,1)次
光あるいは(0.1,−1)次光が入らないようにしている
が、(1,−1,0)次光と、(0,−1,1)次光、(−1,1,
0)次光と(0,1,−1)次光が検出部面上で位置ずれ検
出範囲内で前述のように常に一定距離以上重心位置を相
対的に離間させることもθ,xW1,xM1などの適切な設定を
行うことにより可能である。
As described above, in this embodiment, the (0, -1,1) -order light or the (0.1, -1) -order light is prevented from entering the light beam detection area. (0, −1,1) order light, (−1,1,
0) and the next light (0,1, -1) is also within the positional deviation detection range on the next light detection portion plane be relatively spaced position of the center of gravity always over a certain distance, as described above theta, x W1, it is possible by making appropriate settings, such as x M1.

即ち第1信号光については(1,−1,0)次光の光束7
と(0,−1,1)次光の光束7′の検出部面上の相対重心
距離l1 となり、上記l1が∈≦Δσ≦∈の位置ずれ計測レン
ジにおいて常に l1≧lmin (>0) (9−7) を満たすようにパラメータf1,f2,L,L′,xMO1,xM1,θを
設定する。lminは2つの光束7,7′が検出部面上で接近
しうる相対重心距離の許容最小値であり、検出部面上で
のそれぞれの光束の1/e2光束系(スポット径)をα1
とするとα1はLとx方向マークサイズから定ま
り、2つの光束の分離条件は lmin=γ(α+α) (9−8) γはγ>1.0なる定数で一般的にγ≧2.0であることが望
ましい。即ちスポット径の4倍以上離れていることが望
ましい。第2信号光についても上記と同様に設定する必
要がある。
That is, for the first signal light, the luminous flux 7 of the (1, −1,0) order light
And the relative center-of-gravity distance l 1 of the light beam 7 ′ of the (0, −1,1) order light on the detection unit surface is Next, the l 1 is always l 1 ≧ l min The displacement measurement range of ∈ 1 ≦ Δσ ≦ ∈ 2 ( > 0) Parameter f 1 so as to satisfy the (9-7), f 2, L , L ', x MO1, x M1, to set the θ. l min is the permissible minimum value of the relative center of gravity distance at which the two light beams 7, 7 'can approach on the detection unit surface, and the 1 / e 2 light beam system (spot diameter) of each light beam on the detection unit surface α 1 , α
If α is 2 , α 1 and α 2 are determined from L and the mark size in the x direction, and the separation condition of the two light fluxes is l min = γ (α 1 + α 2 ) (9-8). It is desirable that γ ≧ 2.0. That is, it is desirable that the distance is at least four times the spot diameter. It is necessary to set the second signal light similarly as described above.

以上のように設定することにより、例えば(1,−1,
0)次光の光強度分布の重心位置のみを検出することが
できる。
By setting as above, for example, (1, −1,
0) Only the center of gravity of the light intensity distribution of the next light can be detected.

即ち(1,−1,0)次光のピーク強度点を中心として例
えばピーク強度の1/e2となる範囲の光強度分布の重心位
置の検出が可能となるように電荷蓄積型センサ(CCDな
ど)を用い信号処理を行なえばよい。
That is, the charge accumulation type sensor (CCD) is designed to detect the center of gravity of the light intensity distribution in the range of, for example, 1 / e 2 of the peak intensity around the peak intensity point of the (1, −1,0) -order light. , Etc.) to perform signal processing.

より具体的なパラメータ設定法としては例えば第1信
号光と第2信号光のそれぞれ(1,−1,0)次光と(−1,
1,0)次光のみを重心検出処理する場合、位置ずれ量Δ
σに対応して検出部面上で着目する2光束の相対重心距
離lは となり、位置ずれ量Δσに対する総合検出感度βは となる。
As a more specific parameter setting method, for example, the (1, -1,0) -order light and (-1,, 0) -th light of the first signal light and the second signal light, respectively,
1,0) When only the next light is subjected to the center of gravity detection processing, the displacement amount Δ
The relative center-of-gravity distance l of the two light beams of interest on the detection unit surface corresponding to σ is And the overall detection sensitivity β for the displacement amount Δσ is Becomes

従って先ず総合検出感度が所定値(例えば200倍)β
となるようにパラメータ設定の条件式、即ち を与えたのち、(9−12)式の条件下で第1信号光につ
いては(9−5)〜(9−8)式を満たすように、更に
第2信号光についても同様に(−1,1,0)次光の光束8
と(0,1,−1)次光の光束8′の検出部面上相対重心距
離l2が満たすべき条件、即ち下記の(9−13)〜(9−
15)式 を満たすようにパラメータを設定する。
Therefore, first, the total detection sensitivity is a predetermined value (for example, 200 times) β
Conditional expression for parameter setting so as to be 0 , that is, Then, under the condition of the expression (9-12), the first signal light satisfies the expressions (9-5) to (9-8), and the second signal light similarly has the value (−1). , 1,0) next light beam 8
And (0,1, -1) detection portion plane on the relative center of gravity distance l 2 are conditions to be satisfied for the light flux 8 of the next light ', i.e. (9-13) - below (9-
15) Expression Set the parameters to satisfy

以上のように(9−5)〜(9−8)、(9−12)〜
(9−15)の計8式が連立するようにパラメータf1,f2,
f3,f4,L,L′,xMO1,xM1,xMO2,xM2,θを設定する。未知数
11に対して連立条件式の数(不等式も含めて)8である
から解は一意的に定まらず、例えばf1,f3,L′を与えて
数値解を求める等の手順をとる。
As described above, (9-5) to (9-8), (9-12) to
The parameters f 1 , f 2 ,
f 3, f 4, L, L ', x MO1, x M1, x MO2, x M2, set the theta. Unknown
Since the number of simultaneous conditional expressions (including inequalities) is 8 for 11, the solution is not uniquely determined. For example, a procedure of obtaining a numerical solution by giving f 1 , f 3 , L ′ is used.

第3図(A)は第2図の第1実施例をプロキシミテイ
型半導体製造装置に適用した際の装置周辺部分の構成図
を示すものである。第2図に示さなかった要素として光
源13、コリメーターレンズ系(又はビーム径変換レン
ズ)14、投射光束折り曲げミラー15、ピックアップ筺体
(アライメントヘッド筺体)16、ウエハステージ17、位
置ずれ信号処理部18、ウエハステージ駆動制御部19等で
ある。Eは露光光束幅を示す。
FIG. 3 (A) shows a configuration diagram of a peripheral portion of the first embodiment of FIG. 2 when the first embodiment is applied to a proximity type semiconductor manufacturing apparatus. Elements not shown in FIG. 2 include a light source 13, a collimator lens system (or beam diameter conversion lens) 14, a projection light beam bending mirror 15, a pickup housing (alignment head housing) 16, a wafer stage 17, and a displacement signal processing unit 18. , A wafer stage drive control unit 19 and the like. E indicates the exposure light beam width.

本実施例においても第1物体としてのマスク1と第2
物体としてのウエハ2の相対位置ずれ量の検出は第1実
施例で説明したのと同様にして行われる。
Also in the present embodiment, the mask 1 as the first object and the second
The relative displacement of the wafer 2 as an object is detected in the same manner as described in the first embodiment.

尚、本実施例において位置合わせを行う手順として
は、例えば次の方法を採ることができる。
In this embodiment, as a procedure for performing the alignment, for example, the following method can be adopted.

第1の方法としては2つの物体間の位置ずれ量Δσに
対する検出部11,12の検出面11a,12b上での光束重心ずれ
量Δδの信号を得、信号処理部18で重心ずれ信号から双
方の物体間との位置ずれ量Δσを求め、そのときの位置
ずれ量Δσに相当する量だけステージ駆動制御部19でウ
エハステージ17を移動させる。
As a first method, a signal of the amount of displacement of the center of gravity of light flux Δδ on the detection surfaces 11a and 12b of the detection units 11 and 12 with respect to the amount of displacement of two objects Δσ is obtained. The amount of positional deviation Δσ between the objects is determined, and the stage drive control unit 19 moves the wafer stage 17 by an amount corresponding to the amount of positional deviation Δσ at that time.

第2の方法としては検出部11,12からの信号から位置
ずれ量Δσを打ち消す方向を信号処理部18で求め、その
方向にステージ駆動制御部19でウエハステージ17を移動
させて位置ずれ量Δσが許容範囲内になるまで繰り返し
て行う。
As a second method, a direction in which the displacement amount Δσ is canceled out from the signals from the detection units 11 and 12 is obtained by the signal processing unit 18, and the stage drive control unit 19 moves the wafer stage 17 in that direction to obtain the displacement amount Δσ. Is repeated until the value falls within the allowable range.

以上の位置合わせ手順のフローチャートを、それぞれ
第3図(B),(C)に示す。
FIGS. 3 (B) and 3 (C) show flowcharts of the above alignment procedure, respectively.

本実施例では第3図(A)より分かるように光源13か
らの光束は露光光束の外側よりアライメントマーク5,6
に入射し、アライメントマーク3,4から露光光束の外側
に出射する回折光を露光光束外に設けられた検出部11,1
2で受光して入射光束の位置検出を行っている。
In this embodiment, as can be seen from FIG. 3A, the light beam from the light source 13 is aligned with the alignment marks 5 and 6 from the outside of the exposure light beam.
Into the detectors 11 and 1 provided outside the exposure light beam.
The light is received at 2 and the position of the incident light beam is detected.

このような構成でピックアップ筺体16は露光中退避動
作を必要としない系も具現化できる。
With such a configuration, the pickup housing 16 can also realize a system that does not require a retreat operation during exposure.

本発明の第2実施例としては、例えば(1),
(2)′,(3),(4)′式で示される(1,−1,0)
次光、(−1,1,0)次光、(0,−1,1)次光、(0,1,−
1)次光の検出部面上の入射位置の式より、アライメン
ト用の信号光として(0,−1,1)次光又は(0,1,−1)
次光のみを検出部で受光するように検出部配置やサイズ
等の各要素を決めている。
As a second embodiment of the present invention, for example, (1),
(1, -1,0) shown by the equations (2) ', (3), and (4)'
Order light, (−1,1,0) order light, (0, −1,1) order light, (0,1, −
1) From the expression of the incident position of the next light on the detection unit surface, the (0, -1,1) order light or (0,1, -1) as the alignment signal light
Each element such as the arrangement and size of the detection unit is determined so that only the next light is received by the detection unit.

以上の説明では装置に関する構成は基本的に第2図と
同様であるので省略する。
In the above description, the configuration relating to the device is basically the same as in FIG.

本実施例では簡単のためにアライメントマークへのxz
面内での光束の入射角度θ及び各アライメントマークの
偏心パラメータxM1,xM2,xW1,xW2等の値は第1実施例と
共通とし、検出部配置やサイズ等が異なるものとする。
In this embodiment, the xz
The incident angle θ of the light beam in the plane and the values of the eccentricity parameters x M1 , x M2 , x W1 , x W2, etc. of each alignment mark are the same as those in the first embodiment, and the arrangement and size of the detection units are different. .

このとき(9−1)〜(9−4)式より、(0,−1,
1)次光あるいは(0,1,−1)次光のみを受光するため
に検出部中心座標(xS,yS,zS)を XS={S21(O)+S22(O)}/2 とし、yS,zSは第1実施例と共通とした。
At this time, from the expressions (9-1) to (9-4), (0, -1,
1) In order to receive only the next light or only the (0,1, -1) th light, the detection unit center coordinates (x S , y S , z S ) are set as X S = {S 21 (O) + S 22 (O) } / 2, and y S and z S were the same as in the first embodiment.

また受光領域のサイズは−3.0<Δσ<3.0(μm)の
位置ずれ検出レンジにおいてS21,S22のとりうる値を考
慮してx方向に1.88mmとした。
The size of the light receiving region is set to 1.88 mm in the x direction in consideration of the possible values of S 21 and S 22 in the displacement detection range of −3.0 <Δσ <3.0 (μm).

以上の条件のもとでは検出部は(0,−1,1)次光ある
いは(0,1,−1)次光のみ受光し(1,−1,0)次光ある
いは(−1,1,0)次光の影響を受けずに安定した位置ず
れ量の検出が可能となった。
Under the above conditions, the detector receives only the (0, -1,1) -order light or (0,1, -1) -order light and the (1, -1,0) -order light or (-1,1,1) -order light. , 0) It has become possible to detect the amount of displacement stably without being affected by the next light.

本発明の第3実施例としてはマスク面上のアライメン
トマークでm次透過回折し、更にウエハ面上のアライメ
ントマークでn次反射回折したのち再びマスク面上のア
ライメントマークでl次透過回折した光束を利用する場
合、即ち(m,n,l)次光を位置ずれ信号光として利用す
る構成が適用できる。
According to a third embodiment of the present invention, a light beam that has undergone m-th order transmission diffraction at an alignment mark on a mask surface, further has n-order reflection diffraction at an alignment mark on a wafer surface, and again has an l-order transmission diffraction at an alignment mark on a mask surface. , That is, a configuration in which the (m, n, l) -order light is used as the displacement signal light can be applied.

アライメントマークとしてはシリンドリカルパワーを
発生する1次元又は2次元のグレーティングレンズを考
え、レンズパワーの発生する方向をx軸にとる。アライ
メントマーク面内でx軸と直交し、アライメントマーク
の中心を通る軸をy軸とする。またz軸はx軸、y軸に
直交する軸である。
A one-dimensional or two-dimensional grating lens that generates cylindrical power is considered as the alignment mark, and the direction in which the lens power is generated is set to the x-axis. An axis orthogonal to the x-axis in the plane of the alignment mark and passing through the center of the alignment mark is defined as the y-axis. The z axis is an axis orthogonal to the x axis and the y axis.

いま、yz面内で光束を角度θで入射させる場合(m,n,
l)次光がマスク面から最終的に射出する角度をζ
すると角度ζで与えられる。ここにPM,PWは集光発散作用のないyz面
内のそれぞれマスク、ウエハ面上のアライメントマーク
のピッチ、λは波長を示す。
Now, when a light beam is incident at an angle θ in the yz plane (m, n,
l) the next light is finally emitted to angle zeta l from the mask surface angle zeta l is Given by Here, P M and P W represent the pitch of the alignment mark on the mask and wafer surfaces, respectively, in the yz plane having no condensing and diverging effect, and λ represents the wavelength.

(10)式より位置ずれ信号となる検出部に同時に入射
する光束は を満たすような回折次数の組合せに対応する光束、即ち
マスク面上のグレーティングレンズでm次透過し、再び
(10)′式を満たすようなlをとるl次透過回折する光
束がまず対応する。位置ずれ信号となる光束としてはn
≠0かつmまたはlの少なくとも一方は0でないことが
グレーティングレンズを用いた位置ずれ量を拡大検出す
る為の必要条件である。
From equation (10), the luminous flux that is simultaneously incident on the detection unit that becomes the displacement signal is A light beam corresponding to a combination of diffraction orders that satisfies the following condition, that is, a light beam that transmits the m-th order through the grating lens on the mask surface and undergoes the l-th order transmission diffraction that takes l again to satisfy the expression (10) ′. The light flux serving as the displacement signal is n
こ と が 0 and at least one of m and l is not 0, which is a necessary condition for detecting the enlargement of the displacement using the grating lens.

いまi次回折光に対応するマスク上のアライメントマ
ークの焦点距離をfi Mとおき、同様にj次回折光に対応
するウエハ面上のアライメントマークの焦点距離をfj W
とおくと(m,n,l)次光の検出部面上での位置ずれ検出
倍率βは(m,n,l)次光の実効重心位置より、 ここにL1で与えられ、L2はマスク面上のアライメントマークの中
心から検出部の中心までの距離である。
Now, let f i M be the focal length of the alignment mark on the mask corresponding to the i-th order diffracted light, and f j W be the focal length of the alignment mark on the wafer surface corresponding to the j-th order diffracted light.
In other words, the position shift detection magnification β of the (m, n, l) -order light on the detection unit surface is calculated from the effective center of gravity of the (m, n, l) -order light. Where L 1 is Given by, L 2 is the distance from the center of the alignment mark on the mask surface to the center of the detector.

このとき(m,n,l)次光の検出部面上の入射位置Sは
第1実施例と同様に、xz面内の光束の入射角θおよび各
グレーティングレンズのx方向中心位置xMO,xWを用いて
次式にように表わされる。
At this time, the incident position S of the (m, n, l) order light on the detection unit surface is the incident angle θ of the light beam in the xz plane and the x-direction center position x MO of each grating lens, as in the first embodiment. using x W represented as the following equation.

いま(m,n,l)次光が検出部面上で結像しているとす
るとL2より与えられる。
Now (m, n, l) L 2 when the next light is imaged on the detection portion plane is Given by

またfl M、(fm M)はマスク面上のアライメントマーク
の+1次回折光に対応する焦点距離をf1 Mとおくと一般
に fl M=f1 M/l ……(13) となる。一方、m′≠m又はn′≠n又はl′≠lとな
る(m′,n′,l′)次光の結像面位置が最終マスク面か
らL2′の距離にあるとすると本実施例では次の条件(1
4)式を満たす。
Further, f l M and (f m M ) are generally expressed as f l M = f 1 M / l (13), where f 1 M is the focal length corresponding to the + 1st- order diffracted light of the alignment mark on the mask surface. . On the other hand, assuming that the image plane position of the (m ', n', l ')-order light that satisfies m' ≠ m or n '≠ n or l' ≠ l is located at a distance of L 2 'from the final mask plane. In the embodiment, the following conditions (1
4) Satisfy the equation.

(m′,n′,l′)次光、即ち検出部面上で(m,n,l)
次光と強度が同程度となる光束が検出部面上受光領域に
到達しないように検出部を含む光学配置を決定したもの
である。
(M ', n', l ') next light, that is, (m, n, l)
The optical arrangement including the detection unit is determined so that the light beam having the same intensity as the next light does not reach the light receiving area on the detection unit surface.

(14)式は(m,n,l)次光の集光点位置までの距離
(最終瞳中心からはかった距離)L2に対して(m′,
n′,l′)次光の集光点位置までの距離L2′がL2と同程
度であることを示し、従って強度集中も同程度であるこ
とを示す。ここでL2′は で与えられる。(13)式を用いると上式は、 次に(15−1)′式で与えられる距離L2′と(m,n,
l)次光の最終面からの結像面までの距離L2とが(14)
式を満たすような回折次数(m′,n′,l′)を条件式
(10)′式のもとに求める。
(14) Equation (m, n, l) the distance to the focal point position of the next light (distance measured from the final pupil center) with respect to L 2 (m ',
(n ', l') indicates that the distance L 2 ′ to the position of the condensing point of the next light is substantially the same as L 2, and that the intensity concentration is also substantially the same. Where L 2 ′ is Given by Using equation (13), the above equation becomes Next, the distance L 2 ′ given by equation (15-1) ′ and (m, n,
l) and a distance L 2 to the image plane from the final surface of the next light (14)
A diffraction order (m ′, n ′, l ′) that satisfies the expression is obtained based on the expression (10) ′.

即ちn′=n、m+l=m′+l′を(15−1)′に
代入し、m′について整理すると 本実施例においては所定のf1 M,f1 W,g及び回折次数
(m,n,l)に対して(m,n,l)次回折光の像面位置L2
(m′,n′,l′)次回折光の像面位置L2′との比(との
差d=|L2−L2′|)が(14)式を満たすような(m′,
n′,l′)の値の組に対して(11)式に基づいて両光束
入射位置を計算する。そして検出部面上の両光束の入射
位置間隔が少なくとも(9−8)式を満たすか又は
(7)式と同様に(m′,n′,l′)次光が検出部面上の
受光領域に到達しない条件、即ち を満たすように投光角度θ、各焦点距離、検出部設定位
置を決めれば良い。
That is, substituting n '= n and m + 1 = m' + l 'into (15-1)' and rearranging m ' Given f 1 M in this embodiment, f 1 W, g and diffraction order (m, n, l) with respect to (m, n, l) and the image plane position L 2 of the diffracted light (m ', n (M ′, l ′) such that the ratio (difference d = | L 2 −L 2 ′ |) of the (′, l ′) order diffracted light to the image plane position L 2 ′ satisfies equation (14).
n ′, l ′), the two light flux incident positions are calculated based on equation (11). Then, the interval between the incident positions of the two light beams on the detection unit surface satisfies at least the expression (9-8) or, similarly to the expression (7), the (m ′, n ′, l ′)-order light is received on the detection unit surface. The condition that does not reach the area, ie, The projection angle θ, each focal length, and the detection unit setting position may be determined so as to satisfy the following.

即ち(m,n,l)次光の検出部面上のx方向入射位置S
は(1)式より 同様にして(m′,n′,l′)次光の検出部面上入射位
置S′は 従って上式より定まる(m,n,l)次光と(m′,n′,
l′)次光の検出部面上x方向相対重心距離l=|S−
S′|が(9−8)式を満たすlminを l≧lmin なる関係を常に満たすようにパラメータの設定を行う。
具体的な手順は第1実施例の説明と同様である。
That is, the incident position S in the x direction on the detection unit surface of the (m, n, l) order light
Is from equation (1) Similarly, the incident position S ′ of the (m ′, n ′, l ′)-order light on the detector surface is Therefore, the (m, n, l) order light and (m ', n',
l ′) Relative center-of-gravity distance l = | S−
The parameters are set such that S ′ | always satisfies the relationship of l ≧ l min, where l min satisfies the expression (9-8).
The specific procedure is the same as that of the first embodiment.

その結果一方の位置ずれ信号光束のみについて光束重
心位置を検知して、位置ずれ量の計測を行うことがで
き、検出部面上に到達する複数の光束間の光量比の変動
に伴う実効位置ずれ検出感度の変動などの誤差要因を除
去することができる。
As a result, the position of the center of gravity of the light beam can be detected for only one of the position shift signal light beams, and the amount of position shift can be measured, and the effective position shift due to the change in the light amount ratio between the plurality of light beams reaching the detection unit surface. Error factors such as fluctuations in detection sensitivity can be eliminated.

尚、上述の各実施例では2つの検出部での重心位置の
x方向に沿った間隔の変化量がマスクとウエハ間のx方
向の相対位置ずれ量に比例することを利用し、この間隔
の変化量を検出する方式であったが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば従来例のように1つの検
出部における重心位置の基準位置からのずれ量がマスク
とウエハ間のx方向の相対位置ずれ量に比例することを
利用し、このずれ量を検出する方式にも同様に適用でき
るものである。
In each of the above-described embodiments, the fact that the amount of change in the distance between the center of gravity of the two detectors along the x direction is proportional to the amount of relative displacement between the mask and the wafer in the x direction is used. Although the method of detecting the amount of change was used, the present invention is not limited to this. For example, as in the conventional example, the amount of deviation of the center of gravity position from the reference position in one detecting unit is x Utilizing the fact that it is proportional to the relative positional deviation amount in the direction, the present invention can be similarly applied to a method of detecting this deviation amount.

(発明の効果) 本発明によれば以上のように各要素を設定することに
より、対象とする信号光である(m,n,l)次光に対して
m′≠m又はn′≠n又はl′≠lとしたとき検出誤差
要因となる(m′,n′,l′)次光の影響を排除し、第1
物体と第2物体との相対的な位置ずれ量を高精度に検出
することのできる位置検出方法を達成することができ
る。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by setting each element as described above, m ′ ≠ m or n ′ ≠ n for the (m, n, l) -order light which is the target signal light. Alternatively, the influence of the (m ′, n ′, l ′)-order light, which becomes a detection error factor when l ′ ≠ l, is eliminated, and the first
It is possible to achieve a position detection method capable of detecting the relative displacement between the object and the second object with high accuracy.

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

第1図は本発明の原理及び構成要件等を示す説明図、第
2図は第1図の構成に基づく本発明の第1実施例の要部
斜視図、第3図(A)は第2図の第1実施例をプロキシ
ミティ型半導体製造装置に適用した要部概略図、第3図
(B),(C)は第3図(A)の計測制御のフローチャ
ート図、第4図は従来の位置検出装置の要部概略図、第
5図は(1,−1,0)次光と(0,−1,1)次光の説明図であ
る。 図中、1は第1物体(マスク)、2は第2物体(ウエ
ハ)、3,4,5,6は各々アライメントマーク、7,8は各々第
1,第2信号光束、9はウエハスクライブライン、10はマ
スクスクライブライン、11,12は検出部、13は光源、14
はコリメーターレンズ系、15はハーフミラー、16はアラ
イメントヘッド筺体、18は信号処理部、19はウエハステ
ージ駆動制御部である。
FIG. 1 is an explanatory view showing the principle and configuration requirements of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention based on the configuration of FIG. 1, and FIG. 3 (B) and 3 (C) are flow charts of the measurement control in FIG. 3 (A), and FIG. 4 is a conventional diagram in which the first embodiment of the figure is applied to a proximity type semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 5 is an explanatory diagram of the (1, −1,0) -order light and the (0, −1,1) -order light. In the figure, 1 is a first object (mask), 2 is a second object (wafer), 3, 4, 5, and 6 are alignment marks, and 7, 8 are each a mark.
1, a second signal light beam, 9 is a wafer scribe line, 10 is a mask scribe line, 11 and 12 are detectors, 13 is a light source, 14
Denotes a collimator lens system, 15 denotes a half mirror, 16 denotes an alignment head housing, 18 denotes a signal processing unit, and 19 denotes a wafer stage drive control unit.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−74808(JP,A) 特開 昭56−157033(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 H01L 21/30Continuation of the front page (56) References JP-A-2-74808 (JP, A) JP-A-57-157033 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11 / 00-11/30 H01L 21/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1物体面上に回折作用を有する第1アラ
イメントマークを、第2物体面上に回折作用を有する第
2アライメントマークを各々形成し、投光手段からの光
束のうちm,n,lを整数としたとき、該第1アライメント
マークでm次の回折作用を受け、該第2アライメントマ
ークでn次の反射回折作用を受け、再び該第1アライメ
ントマークでl次の回折作用を受けた第1光束の所定平
面上の集光位置が該第1物体と第2物体との相対位置ず
れ量に対して所定倍率で変化するようにし、該第1光束
の所定平面上への集光位置を検出手段により検出するこ
とにより、該第1物体と第2物体との相対的な位置ずれ
量を検出する際、m′,n′,l′をm′≠m又はn′≠n
又はl′≠lなる整数としたとき、該第1アライメント
マークでm′次の回折作用を受け、該第2アライメント
マークでn′次の反射回折作用を受け、再び該第1アラ
イメントマークでl′次の回折作用を受けた第2光束の
該所定平面上への集光位置が、該所定平面で所定量前記
第1の集光位置から離れるように、前記第1物体と前記
第2物体との距離、前記第1、第2アライメントマーク
の焦点距離及び前記投光手段からの光束が第1アライメ
ントマークに入射する際の入射角を設定したことを特徴
とする位置検出方法。
1. A first alignment mark having a diffractive action on a first object plane and a second alignment mark having a diffractive action on a second object plane are formed. When n and l are integers, the first alignment mark receives an m-th order diffraction action, the second alignment mark receives an n-th order reflection diffraction action, and the first alignment mark again receives an l-order diffraction action. The condensing position of the received first light beam on a predetermined plane is changed at a predetermined magnification with respect to the relative displacement between the first object and the second object, and the first light beam is focused on a predetermined plane. When detecting the relative position shift amount between the first object and the second object by detecting the condensing position by the detecting means, m ′, n ′, l ′ is changed to m ′ ≠ m or n ′ ≠ n
Or when an integer of l ′ ≠ l is satisfied, the first alignment mark receives an m′-th order diffraction effect, the second alignment mark receives an n′-th order reflection diffraction effect, and the first alignment mark again receives l ′. 'The first object and the second object so that the converging position of the second light beam subjected to the next diffraction action on the predetermined plane is separated from the first converging position by a predetermined amount on the predetermined plane. And a focal length of the first and second alignment marks, and an incident angle when a light beam from the light projecting means enters the first alignment mark.
【請求項2】前記所定量は、前記所定平面での前記第1
光束または前記第2光束の光束径の4倍以上であること
を特徴とする請求項1の位置検出方法。
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined amount is the first amount on the predetermined plane.
2. The position detecting method according to claim 1, wherein the diameter is at least four times the diameter of the light beam or the light beam diameter of the second light beam.
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