JPH0256920A - 位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

すなイ〕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子テーブルを配置するとともにｘｙ子テーブル上
に２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子テーブルはｘｙ子テーブル動装置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、Ｈ
ｅＮｅ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ＭＬ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ｑ位置と
マーク位置との関係１と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子テーブル動装置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子テーブル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子テーブルの位置がレ
ーザ干渉計１２を含む位置ΔＩＩＪ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
した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品い。

この誤差量は、一般にウェ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、ウェハ８はテーバを持っているため、完
全な水平ではない。また、ウェハ８はエツチングや熱処
理等によって変形し易いので、ウェハ全面で数μｍ以上
の凹凸差が生じている場合が多い。このようなウェハ面
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、このようなウェ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５７−８０７２４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９．１゜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Ｖ、、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Δθ０を次の（１）式で求めている。

Δθ、　＝　ｔａｎ−’　（ｙ２Ｖ＋　）　／　Ｌ＋　
−（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、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子テーブル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、ｙ１ｙ２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２センサ
と２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子テーブルの上下動精度を信
頼してθ方向のアライメントおよび各マークの位置をａ
ｌｌｌ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Δθ１をａｌｌＪ定し、このΔθ１に基づいて転写
時にｘｙ子テーブルを制御すると、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１
０図から判るように、］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図に示したウェハローテーション誤差Δθ、は、ウェ
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、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、
等の影響が原因してウェハ上で第１層ロバターンと第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層ロバ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Ｏ（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ｙ
軸、ｙ軸、２軸を持つ基準直角座標系内に位置合わせす
る位置合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ｙ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２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２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２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２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、１１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エ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子テーブル
の上に２軸方向に移動自在な２テーブル２１が設けてあ
り、この２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、２テーブル２
１は、２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ＭＬを維持した状態で移動可能
とする、たとえばブレンパラレル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の上方位置にはウェハ８の上面の高さ位置を
計＋１１Ｊ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２
輔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
向に距離りだけ離れている。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における
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上の所定位置にウェハ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。まず、ウ
ェハ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２テーブル駆動装置２２が制御
されて２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子テーブル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子テ
ーブルが制御される。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子テ
ーブルの位置が調整され、続いてこのときのｙマーク９
のｙ軸方向の位置（ｙｌ）およびＸ軸方向の位置（ｘｌ
）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子テーブルの位置が制御され
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テープル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２方向
の位置によるｉ（１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２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１
４の位置がｙ′位置検出器５の検出法学位置に一致した
ときのＸ軸方向の位置（ｙｌ）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（Ｘｌ。

ｙｌ）とＲ７−り１４の位置（Ｘ２１Ｖ２）を使ってウ
ェハ８の回転量Δθ、（現実の方向）を求め、このΔθ
、に基づいてθ位置検出器６の光軸をブレンパラレル２
３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Ｊ！桑位置から仁かに離
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、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、が１
Δθ、１くεに収束される。

第２図は、シフト機構にウェ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 曙αΔθ１ 一α　ｔａｎ−’［（ｙｌ−ｙｌ）／（Ｘ２　　ｘ＋）
］・・・（２） ただし、αは定数である。

次に、Ｘ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塵は系
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Δθ０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。（−Δθ、）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
方法ではウェハー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１Ｍ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
なイ〕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
ント装置とじ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−ションｌｔ差Δ０．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７１１１１シたレチクル
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、をシフト機構の固定オフセット値Δθ、として使
用する。この固定オフセット値Δθ、は、アライメント
粘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ｍΔθ、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２依存性によるウェハローテーション誤差量〇〇を低
減させ、かつウェハローテーションΔθ１を−Δθ、に
収束（１Δθ１＋Δθ、１〈ε）させていく。

第７図はシフト機構を用いることにより、ウェハローテ
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１・である。

チップローテーション補正量Δθ、とシフト補正量とは
次の（３）式の如くあられせる。

θ位置検出器のシフト量 一α（Δθ１＋Δθ、）　　　　　　　　・・・（３）
ただし、αは定数である。

このように構成すると、ウェハ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１−１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
たウェハ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、を検出する方法は上記に限らず
、たとえばマスクとウェハとを直接位置合わせするＴＴ
Ｌアライメント等により、レチクルとウニノルチップの
ローテーション誤差を検出し、その値を固定オフセット
１八〇、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。すなイ〕ち、上述した各側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、本発明によれば、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
位置合せ粘度の向、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子テーブル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、ｌｌｂ・
・・演算装置、１２・・・レーザ干渉計、２１・・・２
テーブル、２２・・・２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。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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。
6. （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
   。
7. （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。