JPH0319689B2

JPH0319689B2 -

Info

Publication number: JPH0319689B2
Application number: JP7095186A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Hatsutori; Etsuyuki Uchida
Original assignee: NAGOYA DAIGAKU GAKUCHO
Current assignee: NAGOYA DAIGAKU GAKUCHO
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1991-03-15
Also published as: JPS62229942A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光学式位置決め装置、特にフオトリソ
グラフイ装置の位置決めに好適な光学式位置決め
装置に関するものである。

（従来の技術） VLSIなどの超大規模集積回路素子の生産にお
いて、微細加工技術として半導体リソグラフイ技
術が広く実用化されている。この超大規模集積回
路素子の生産工程ではマスク上の原画をウエハ上
に露光転写しており、ウエハ上への転写はマスク
を取換えて繰り返し行なわれるため、マスクとウ
エハとを高精度に位置決めする必要がある。この
位置決め精度は、通常集積素子の最小線幅の1/5
又は1/10とする必要があり、素子の高密度化に伴
ないサブミクロンの位置決め精度が要求されてい
る。

２枚１組の回折格子の透過光又は反射光から得
られるモアレ信号を回折格子の相対的変位測定や
制御に応用する技術は既知であり、ジエイ・ギル
ド（J.Guild）によつて、オツクスフオード社
（Oxford U.P.）出版のデイフラフシヨン・グレ
ーテングス・アズ・メジヤリング・スケールス
（Diffraction Grating as Measuring Scales、
1960年）に発表されている。この既知の方法では
設置位置に対する信号変位が零点となる点を用い
て位置決めを行なう構成となつているため、信号
変位量が極めて小さく位置決め精度が制限される
欠点があつた。

さらに、同じ原理を利用して±１次の回折光に
よるモアレ信号を相対比較して位置決め信号を作
成する方法もある。しかし、この方法では±１次
回折光の２光束を分離すると共に変調信号を受光
して位置決め信号を作成するため、実験室段階で
は20nｍまでの精度を得ることができるが、マス
クとウエハとの間の間〓の変動を受け易すい欠点
があつた。

一方、本出願人は一層高い位置決め精度を達成
できる装置として特開昭60−67822号公報におい
て位相差回折格子を用いる光学式位置決め装置を
提案している。この光学式位置決め装置では、近
接配置したマスクとウエハのいずれか一方に位相
が180゜異なる２個の回折格子を配置すると共に他
方には上記２個の回折格子のうちの１個の回折格
子と同相の回折格子を配置し、位相が180゜異なる
２個の０次回折光を別々に受光して２個のモアレ
信号を作成し、これら２個のモアレ信号の差信号
を作成し、この差信号に基いて位置決めを行なう
ように構成されている。

（発明が解決しようとする問題点）上述した本出願人が提案した光学式位置決め装
置は、位置の変位置に対する差信号の変化分が著
しく大きいため、5nｍに亘る高い精度を以て位
置決めできる大きな利点がある。

一方、集積回路素子の高密度化に伴ないレチク
ルパターンと縮小投射光学系とを用い、レチクル
パターンをウエハ上に1/5又は1/10等に縮小投射
転写するソリグラフイ技術も広く実用化されてい
る。しかし、本願人が提案した光学式位置決め装
置はＸ線リソグラフイ装置などの等倍近接露光方
式に適用が限定されていた。転写すべきマスクを
取り換えながら繰り返し転写する作業工程を考慮
すると、縮小投射露光及びＸ線等倍近接露光を供
に行なうことができるハイブリツド型リソグラフ
イ技術の開発も強く要請されている。その際マス
クの位置決めに同一の原理にもとずく技術を用い
ることは有用である。

従つて、本発明の目的は上述した欠点を除去
し、露光用光源と位置決め装置用光源とを共用で
き、製造コストを安価にでき、更にハイブリツド
型リソグラフイ装置の位置系め装置にも適用でき
る光学式位置決め装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明による光学式位置決め装置は、互いに相
対的に位置決めすべき２個の基板にそれぞれ装着
した第１の回折格子と第２の回折格子との間に投
影光学系を位置させ、この投影光学系により第１
の回折格子の回折像を第２の回折格子上に投影
し、第２の回折格子からの回折光を受光して光電
出力信号を形成し、この光電出力信号に基づいて
前記２個の基板の位置決めを行う光学式位置決め
装置において、前記第１の回折格子を、格子溝が
互いに平行に延在すると共に同一格子周期の第１
及び第２の格子素子を以つて構成し、これら２個
の格子素子の格子周期を、第２の回折格子の格子
周期の前記投影光学系の結像倍率又はその逆数に
等しくなるように設定し、前記第１格子素子と第
２格子素子とを位置決めすべき方向に沿つてこれ
ら格子素子の格子周期の半周期又はその奇数倍に
相当する距離だけ離間させて配置し、投影用光源
から発生した光ビームを第１の回折格子の第１及
び第２の格子素子に入射させ、これら第１及び第
２の格子素子から発生する零次モアレ光を投影光
学系を介して第２の回折格子上に結像させ、第１
の格子素子及び第２の回折格子を通過した回折光
及び第２の格子素子及び第２の回折格子を通過し
た回折光をそれぞれ別々に受光し、これら２個の
光電出力信号に基づいて基板の位置決めを行うよ
うに構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は、マスクパターンを基板上に投影する
投影光源を用いてフオトマスクに形成したマスク
回折格子による回折像を基板に設けたウエフア回
折格子上に結像することができるという新規な実
験結果に基くものである。このため、本発明で
は、基板又はマスクのいずれか一方に設けた回折
格子を近接配置した同一格子周期の２個の格子素
子で構成し、これら格子素子を位置決めすべき方
向に沿つて180゜位相をずらして形成する。この結
果、これら格子素子による回折像は他方の回折格
子上に格子周期の1/2ピツチずれた位置にそれぞ
れ形成される。そして、他方の回折格子を通過し
た回折光をそれぞれ光検出器で受光し、これら光
検出器の光信号をとることにより、相対的変位量
に対して正弦波状に変化する出力信号を得ること
ができる。この結果、約5nｍの高い精度でマス
クをウエフアに対して位置決めすることができ
る。

（実施例）第１図は本発明による光学式位置決め装置を具
えるリソグラフイ装置の一実施例の構成を示す線
図である。本発明では露光用光源と位置決め用光
源を共用する構成とし、１個の露光光源から放射
される光ビームを転写すべきマスク及び位置決め
用の回折格子に向けて投射する。本例では光源と
してｇ線436nｍ、ｈ線405nｍ、ｉ線365nｍなど
の光ビームを放射する水銀ランプ１を用い、水銀
ランプ１から放射した光ビーム集光レンズ２で集
光光束とし、フイルタ３及びハーフミラー４を経
てマスクステージ５に装着したフオトマスク６に
入射させる。フオトマスク６に原画を５倍に拡大
したレチクルパターンが装着されているものと
し、このフオトマスク６の一部に透過型回折格子
から成るマスク用回折格子７を装着する。従つ
て、水銀ランプ１から発し集光レンズ２で集光光
束とされた光ビームは、転写すべきフオトマスク
６の全面及び位置決め用のマスク用回折格子７に
亘つて入射する。尚、マスク用回折格子７の取付
位置はマスク転写に影響を及ぼさない限り任意の
位置とすることができる。フオトマスク６及びマ
スク用回折格子７を透過した光ビームは縮小投影
光学系８を経てウエハステージ９上に載置したウ
エハ１０に入射し、フオトマスク６及びマスク用
回折格子７の像をウエハ１０上に1/5に縮小して
結像する。ウエハ１０にはマスク回折格子７の投
影位置と対応する位置にウエハ回折格子１１を装
着する。このウエハ回折格子は、マスク回折格子
７の1/5の大きさの反射型回折格子を以て構成す
る。従つて、ウエハ１０にはフオトマスク６の1/
５の像が投影されると共に、ウエハ回折格子１１
には等倍のマスク回折格子７による回折像が投影
されることになる。ウエハ回折格子１１に入射し
た回折光はウエハ回折格子１１で回折されて回折
モアレ光となり、再び縮小投影光学系８及び回折
格子マーク７を経てハーフミラー４で反射され、
４分割した光検出器１２に入射する。この光検出
器１２の出力は信号処理装置１３に供給され、ウ
エハ１０に対するフオトマスク６のＸ軸方向及び
Ｙ軸方向の変位量と回動変位置を検出する。検出
した変位量を駆動信号発生装置１４に供給して変
位置に応じた駆動信号を発生し、この駆動信号を
フオトマスク６に連結した積層圧電素子１５に供
給し、フオトマスク６のウエハ１０に対する変位
量に応じてフオトマスク６をＸ軸及びＹ軸方向に
移動させて位置決めを行なう。

第２図Ａ及びＢはフオトマスク回折格子マーク
７及びウエハ回折格子マーク１１の構成を示す平
面図である。フオトマスク回折格子マーク７は
25000μｍ×25000μｍの領域を有し、その中央部
に十字線７ａを形成して２個の同一格子周期のＸ
線用回折格子素子A_X1及びA_X2と２個の同一格子
周期のＹ軸用回折格子素子A_Y1及びA_Y2から成る
４個の回折格子を形成する。Ｘ軸用回折格子素子
A_X1及びA_X2はＸ軸方向と直交する方向に溝が延
在しＹ軸用回折格子素子A_Y1及びA_Y2はＹ軸方向
と直交する方向に溝が延在する透過型回折格子を
以て構成する。これら４個の回折格子A_X1，A_X2，
A_Y1，A_Y2は9960μｍ×9960μｍの領域に80μｍのピ
ツチで溝がそれぞれ形成されており、Ｘ軸用回折
格子素子A_X1及びA_X2の溝とＹ軸用回折格子素子
A_Y1及びA_Y2の溝は互いに直交させる。ウエハ回
折格子マーク１１はフオトマスク回折格子マーク
７の1/5の領域を有し、フオトマスク回折格子マ
ーク７と同様にその中央部に十字線１１ａを形成
して２個のＸ軸用回折格子素子B_X1及びB_X2と２
個のＹ軸用回折格子素子B_Y1及びB_Y2の４個の回
折格子を形成する。各回折格子素子B_X1，B_X2，
B_Y1，B_Y2には16μｍのピツチの溝を形成し、２個
のＸ軸用の回折格子素子B_X1及びB_X2の溝はＸ軸
と直交する方向に延在し、互いに180゜の位相差を
与えるように溝を形成し、２個のＹ軸用の回折格
子素子B_Y1及びB_Y2の溝もＹ軸方向と直交する方
向に延在し互いに180゜の位相差が生ずるように溝
を形成し、更にＸ軸用回折格子素子B_X1及びB_X2
の溝とＹ軸用回折格子素子B_Y1及びB_Y2の溝とを
互いに直交させる。すなわち、回折格子素子B_X1
と回折像及びB_Y2の回折像が、フオトマスク回折
格子上においてＸ軸方向に沿つて、格子ピツチＰ
の半周期に相当する位相だけずれた位置にそれぞ
れ形成されるように格子溝を形成し、Ｙ軸用回折
格子素子B_Y1及びB_Y2についても同様に（2m＋１）
Ｐ／２だけずれた位置に回折像が成形されるように格子溝を形成する。フオトマスク回折格子マーク
７とウエハ回折格子マーク１１とを互いに平行に
装着し、フオトマスク回折格子７のＸ軸用回折格
子素子A_X1及びA_X2の回折像を縮小投影光学系８
を介してウエハ回折格子マーク１１のＸ軸用回折
格子素子B_X1及びB_X2上にそれぞれ投影し、同様
にＹ軸用回折格子素子A_Y1及びA_Y2の回折像をウ
エハ回折格子マーク１１のＹ軸用回折格子素子
B_Y1及びB_Y2にそれぞれさ投影する。従つて、フ
オトマスク回折格子マーク７のＸ軸用回折格子素
子A_X1及びA_X2による回折像はウエハ回折格子マ
ーク１１のＸ軸用回折格子素子B_X1及びB_X2の溝
とほぼ平行に投影されると共にその大きさもほぼ
一致する。

また、Ｙ軸用回折格子素子A_Y1及びA_Y2につい
ても同様である。よつてウエハ回折格子マーク１
１に入射した回折光は、このウエハ回折格子マー
ク１１の各回折格子素子B_X1，B_X2，B_Y1及びB_Y2
によつて再び回折されモアレ回折光となり、フオ
トマスク回折格子マーク７上に縮小投影光学系８
によつて５倍に拡大される。そして再び回折した
モアレ回折光は４分割した光検出器１２の４個の
受光素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄでそ
れぞれ受光される。従つて、フオトマスク回折格
子マーク７とウエハ回折格子マーク１１との相対
的な位置ずれ量に応じて変化する回折光が各光素
子１２ａ〜１２ｄに入射することになる。このよ
うに構成すれば、露光用光源からの光ビームを位
置決め用の光源としてそのまま利用でき、従つて
位置決め用光源が不要となり位置決め精度が向上
すると共に装置の構成を簡単化することができ
る。さらにウエハ上の露光に使用しない領域に回
折格子マークをその大きさと形状を変えて装着す
ることもできる。

なお、位置決め作業を行なつている間に露光用
の光ビームがウエハ入射すると不具合が生ずる場
合には、ウエハ１０上に遮光板を配置して不所望
な光がウエハに入射するのを阻止すればよい。こ
こでは、水銀ランプ１からの光ビームのうち２波
長の光を使用する。一方の波長の光を露光用に、
他方の波長の光を位置決め用に波長フイルタを用
いて選択的に用いる。この際には、フオトマスク
６とウエハ１０との間に２波長の波長収差を補正
するレンズを配置する。

第３図Ａは光検出器１２の各受光素子に生ずる
出力電流波形を示すグラフである。横軸はウエハ
回折格子マーク１１に対するフオトマスク回折格
子マーク７の変位量を示し、縦軸は各受光素子の
光電出力値を示す。Ｘ軸用の回折格子による回折
光を受光する素子の光電出力とＹ軸用の回折格子
による回折光を受光する素子の光電出力はほぼ同
様であるため、Ｘ軸用の回折格子による回折格子
受光する受光素子１２ａ及び１２ｂの光源出力を
以て説明する。今、受光素子１２ａ及び１２ｂの
光電出力信号をI₁及びI₂とする。光電出力信号I₁
及びI₂はフオトマスク６のウエハ１０に対する変
位量ｘに対して正弦波曲線のように変化すると共
に、ウエハ回折格子１１の２個の回折格子素子
B_X1とB_X2とは互いに180゜の位相差が生ずるように
配置しているので光電出力信号I₁及びI₂は振幅が
等しく互いに180゜の位相差が生ずる曲線となる。
従つて、光電出力信号I₁及びI₂との差成分を算出
すれば、第３図Ｂに示すようにフオトマスク６の
変位量に応じて正又は負の成分を有し正弦曲線の
ように変化する信号を得ることができ、この差信
号を基準レベル信号ΔI_Rと比較することによりフ
オトマスク６の移動量及び移動方向を容易に検出
することができる。ここで、差信号と比較する基
準信号ΔI_Rの大きさは、位置決めの不感帯ΔXを
定めて位置決め精度を決定する。この結果、点
X₀を基準にして両側から位置決めを行える領域
はフオトマスク回折格子７のピツチをＰとしたと
きにそれぞれP/2に相当する領域である。このよ
うに、回折光を受光素子の２個の光電出力信号の
差信号が正又は負かによつて移動方向が逆とな
り、自動的に位置決めすることができる。

第４図は信号処理装置の詳細な構成を示すブロ
ツク図である。光検出器１２の４個の受光素子１
２ａ〜１２ｄにそれぞれ増巾器２１を接続して光
電出力信号を増巾する。Ｘ軸用の回折格子を受光
する素子１２ａ及び１２ｂの出力を第１の差動増
巾器２２に接続して差信号を形成し、この差信号
を第１の比較器２３に入力して基準レベル信号
ΔI_Rと比較してフオトマスク６のＸ軸方向の移動
量及び移動方向を検出する。比較器２３をＸ軸用
の駆動信号発生装置２４に接続し検出した移動量
及び移動方向に応じた駆動信号を形成し、この駆
動信号をフオトマスク６に連結したＸ軸方向移動
用の２個の積層圧電素子１５ａ及び１５ｂにそれ
ぞれ供給する。これら２個の積層圧電素子１５ａ
及び１５ｂはフオトマスク６のＸ軸方向の両側に
互いに対向配置する。従つて、フオトマスク６を
＋Ｘ方向に移動する場合にはＸ軸用駆動信号発生
装置２４から積層圧電素子１５ａに正方向駆動の
駆動信号を供給し、積層圧電素子１５ｂには負方
向駆動の駆動信号を供給する。Ｙ軸用の回折光へ
受光する素子１２ｃ及び１２ｄを第２の差動増巾
器２６に接続してＸ軸方向の位置決めと同様に差
信号を形成し、この差信号を第２の比較器２７に
供給して基準レベル信号と比較してＹ軸方向の移
動量及び移動方向を検出する。この比較器２７を
Ｙ軸用駆動信号発生装置２８に接続して移動方向
の異なる２個の駆動信号を形成し、フオトマスク
６のＹ軸方向に対向連結した積層圧電素子１５ｃ
及び１５ｄにそれぞれ供給する。Ｙ軸方向の位置
決めについてもフオトマスク６を＋Ｙ方向に移動
して位置決めを行なう場合積層圧電素子１５ｃに
正方向駆動の駆動信号を供給し積層圧電素子１５
ｄに負方向の駆動信号を供給する。次に、フオト
マスクの回動制御を行なう場合第４図の右側に図
示した例の一例の光検出器１２′及び信号処理回
路１３′を用い、第１及び第２の差動増巾器２２
及び２６の出力を第３の差動増巾器２９に接続
し、第３の差動増巾器２９の出力を比較器３０に
入力させて基準レベル信号と比較し、この出力を
駆動信号発生装置３１に供給し、得た駆動信号を
４個の積層圧電素子１５ａ〜１５ｄにそれぞれ供
給して回動方向の位置決めを行なう。

第５図は本発明による光学式位置決め装置の変
形例の構成を示す線図である。本例ではウエハ１
０とマスク６との間にハーフミラー４を配置して
ウエハ回折格子１１で反射したモアレ解析光を再
度フオトマスク回折格子７を通ることなく光検出
器１２に入射させる。この場合ウエハ回折格子１
１で反射したモアレ回折度がマスク回折格子７の
影響を２度受けないため精度を一層向上させるこ
とができる。また、波長補正用レンズをハーフミ
ラー４と一体で組み込むこともできる。

第６図Ａ〜Ｃは本発明による投影モアレ法の０
次回折モアレ光の基本特性を測定する装置の構成
を示す線図であり、第７図Ａ〜Ｃはこれらの装置
によつて得られた特性値である。第６図Ａに示す
例は光源として水銀ランプの代わりレーザ４１を
用いる他は第１図に示す位置決め装置とほぼ同様
の構成であり、同図Ｂも光源にレーザ４１を用い
る点を除き第５図に示す変形例とほぼ同様の構成
であり、同図Ｃはウエハ回折格子として透過型回
折格子４０を用いた例を示す。第７図Ａ〜Ｃに示
す特性値はフオトマスク回折格子の縮小投影面と
ウエハ回折格子面との間の間〓におけるＺ軸変位
を変数にした場合のＸ軸方向変位によつて検出し
た回折モアレ信号を示す。本例ではフオトマスク
回折格子マーク７のピツチP_Aは125μｍとしウエ
ハ回折格子マーク１１のピツチP_Bは25μｍとし、
縮小投影光学系の縮小倍率を５：１とし、焦点距
離ｆ＝138mmのレンズ系を用い、レンズ系からフ
オトマスク回折格子までの距離を6f、レンズ系か
らウエハ回折格子までの距離を6f／５とする。第
７図Ａ〜Ｃにおける変数Ｌは、Ｚ軸変位（Ｌ＋
１）P_B ²／λにおけるＬを表わす。ここで、P_Bは
ウエハ回折格子のピツチであり、λは光ビームの
波長633nｍを表わす。第７図Ａ〜Ｃから理解で
きるように、ウエハ回折格子とフオトマスク回折
格子とのずれ量を表わす光電出力信号はＺ軸変位
に若干影響を受けるがＬ＝0.5近傍を除けば不都
合を生ずる程の量ではなくＬの値が変化してもほ
ぼ正弦的に変化している。従つて精度の高い変位
信号を形成することができる。また、第８図Ａ及
びＢは格子ピツチの等しいマスク回折格子のウエ
ハ回折格子とを接近配置した近接回折モアレ法に
よつて得られた光電出力信号波形であり、第８図
Ａは反射型ウエハ回折格子を用い、第８図Ｂは透
過型ウエハ回折格子を用いた装置の実験結果であ
る。第８図に示す実験結果と第７図に示す実験結
果を比較すれば理解できるように、本発明による
投影モアレ法の実験結果と近接回折モアレ法によ
る結果はほぼ一致しており、本発明による投影モ
アレ法に用いたウエハ回折格子を近接回折モアレ
法に用いるウエハ回折格子としても使用できる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるもの
ではなく種々の変形や変更が可能である。例えば
上述した実施例ではウエハステージを固定しマス
クステージを移動する構成としたが、マスクステ
ージを固定しウエハステージを移動させて位置決
めする構成とすることもできる。

また、上述した実施例ではマスク用回折格子と
して２個の回折格子を用いたが、２倍の大きさの
１個の回折格子を用いウエハ側に位相が互いに
180゜異なる２個の回折格子を並列配置する構成と
することもできる。

更に、ステージ又はフオトマスクの駆動装置は
積層圧電素子に限らずステツピングモータ等を用
いることもできる。

更に上述した実施例ではフオトマスク及びウエ
ハに１組の回折格子をそれぞれ装着して１回の位
置決め操作によつて位置決めする構成としたが、
回折格子のピツチ巾の異なる複数組の回折格子を
用い、ピツチ巾の粗い回折格子から順次ピツチ巾
の狭い回折格子を用いて位置決め操作を行なうよ
うに構成することともできる。この場合位置決め
精度を一層向上させることができる。

更にフオトマスク回折格子とウエハ回折格子と
の組合せは、透過型と反射型だけでなく、透過型
と透過型の組せとすることもできる。

（発明の効果）上述した本発明の効果を要約すると次の通りで
ある。

(1) マスク回折格子又はウエハ回折格子のいずれ
か一方を格子周期の1/2周期に相当する位相差
を生ずる回折格子素子を以て構成し、投影光学
系を介してマスク回折格子による回折像をウエ
ハ回折格子上にあるいはウエハ回折格子による
回折像をマスク回折格子上に投影する構成とし
ているから、極めて高い精度を以つてマスクを
ウエフアに対して位置決めすることができる。

(2) 露光用光源を用い、マスクに装着した回折格
子による回折像を投影光学系を介してウエハに
装着した回折格子上に投影する構成としている
から、露光用光源を位置決め用の光源としてそ
のまま利用でき、位置決め精度を一層向上させ
ることができる。更に位置決め用光源が不要と
なり、製造コストを安価にすることができる。

(3) ウエハ又はマスクのいずれか一方に位相の異
なる２個の回折格子素子を設け、腰周期の半周
期に相当する位相の異なる２個の回折モアレ光
を光電的に別々に検出し、これらの光電出力信
号の差信号から相対変位量を表わす制御信号を
形成しているから、相対変位量に対して大きく
変化する制御信号を形成することができ、位置
決め精度を一層高めることができる。

(4) 相対変位量を表わす制御信号が変位方向に応
じて正又は負に変化するので、自動的に位置決
めを行なうことができる。

(5) ピツチ幅が順次異なる複数組の回折格子を用
いてピツチの粗い格子組から順次ピツチの狭い
格子組を用い位置決め作業を行なう構成とすれ
ば、一層位置決め精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学式位置決めの装置の
一実施例の構成を示す線図、第２Ａ図及びＢはフ
オトマスク解析格子及びウエハ回折格子の構成を
示す平面図、第３図Ａ及びＢは光電出力信号波形
及び差信号の波形を示すグラフ、第４図は信号処
理装置の一例の構成を示すブロツク図、第５図は
本発明による光学式位置決め装置の変形例の構成
を示す線図、第６図Ａ〜Ｃは本発明による投影モ
アレ法の０次回折モアレ光の基本特性を測定する
種々の装置の構成を示す線図、第７図Ａ〜Ｃは第
６図Ａ〜Ｃの装置による実験結果を示すグラフ、
第８図Ａ及びＢは近接回折モアレ法による実験結
果を示すグラフである。１……水銀ランプ、２……集光レンズ、３……
フイルタ、４……ハーフミラー、５……フオトマ
スクステージ、６……フオトマスク、７……フオ
トマスク回折格子マーク、８……縮小投影光学
系、９……ウエハステージ、１０……ウエハ、１
１……ウエハ回折格子マーク、１２……光検出
器、１３……信号処理回路、１４……駆動信号発
生装置、１５……積層圧電素子、２１……増巾
器、２２，２６，２９……差動増巾器、２３，２
７，３０……比較器、２４……Ｘ軸用駆動信号発
生装置、２８……Ｙ軸用駆動信号発生装置、３１
……回動駆動信号発生装置、４０……透過型回折
格子、４１……He−Neレーザ。

Claims

【特許請求の範囲】１互いに相対的に位置決めすべき２個の基板に
それぞれ装着した第１の回折格子と第２の回折格
子との間に投影光学系を位置させ、この投影光学
系により第１の回折格子の回折像を第２の回折格
子上に投影し、第２の回折格子からの回折光を受
光して光電出力信号を形成し、この光電出力信号
に基づいて前記２個の基板の位置決めを行う光学
式位置決め装置において、前記第１の回折格子を、格子溝が互いに平行に
延在すると共に同一格子周期の第１及び第２の格
子素子を以つて構成し、これら２個の格子素子の
格子周期を、第２の回折格子の格子周期の前記投
影光学系の結像倍率又はその逆数に等しくなるよ
うに設定し、前記第１格子素子と第２格子素子と
を位置決めすべき方向に沿つてこれら格子素子の
格子周期の半周期又はその奇数倍に相当する距離
だけ離間させて配置し、投影用光源から発生した
光ビームを第１の回折格子の第１及び第２の格子
素子に入射させ、これら第１及び第２の格子素子
から発生する零次モアレ光を投影光学系を介して
第２の回折格子上に結像させ、第１の格子素子及
び第２の回折格子を通過した回折光及び第２の格
子素子及び第２の回折格子を通過した回折光をそ
れぞれ別々に受光し、これら２個の光電出力信号
に基づいて基板の位置決めを行うように構成した
ことを特徴とする光学的位置決め装置。