JPH0327515A - パターン位置検出装置及び露光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透明な基板上に形成された透明膜のパターン
あるいは不透明膜のパターンを検出するパターン検出装
置に係り、とくに液晶表示素子等の電子デバイスの製造
工程に用いられるアライメント検出系等に用いられるパ
ターン検出装置およびアライメント検出系を有する露光
装置に関する。

〔従来の技術〕

無色透明な物体を観察する方法として良く用いられてい
るのが『光学技術ハンドブック、Ｐ．８５３〜８５５、
朝倉書店、昭和４６年１０月３０日１等に記載の位相差
顕微鏡である。

位相差検出は、透明物体の下方より平行な照明光を当て
ると、透明物体のわずかな構造の差により回折光を生し
、透明物体の上方に設けた対物レンズの後側焦点位置に
回折像を生じる。この回折５ ６ 像は０次回折像と１次回折像に分けられ、ここで０次回
折像の強度及び位相を変えて、物体の結像位置において
１次回折像と干渉させて、わずかな構造の差を明暗の差
とするものである。

上記した０次回折像の強度、位相を変えるのが位相差板
であり、対物レンズの後側焦点位置に配置している。

以上のように位相差検出法は透明の検出物体に対して下
方から照明し、上方に設置した対物レンズで検出する透
過照明方式の検出方法である。また通常対物レンズの後
側焦点位置はレンズ鏡筒内にある。したがって位相差検
出に用いる対物レンズは位相差板を内蔵した特殊なもの
となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した検出における物体の照明方法は透過照明である
。液晶表示素子等の電子デハイス番上、通常ガラス基板
に光を透過するために透明の電極や、！・ランジスタを
形成するために金属膜のパターンなど、透明および不透
明の数層のパターンで形成されている。したがって、上
記のパターンを形或する露光装置の検出系においても、
透明および不透明のパターンを検出する必要があり、従
来の透過照明法では検出ができない場合を生じる可能性
がある。

すなわち、上記した液晶表示素子等の露光装置に適用す
るパターン検出方法としては、透明および不透明のパタ
ーンを同一の検出系で、あるいは簡易な切換で双方を交
互に検出できることが必要となる。

本発明の第１の目的は、透明照明で位相差検出を、落射
照明で明視野検出を容易に切換可能にし、かつ落射照明
方式で位相差検出および明視野検出の双方を可能にして
液晶表示素子等の電子デバイスに形成されたパターンを
高感度にかつ精度良く検出することができるようにした
パターン検出装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は液晶表示素子等の電子デバイスの
基板に所望の回路パターンを露光する際、上記基板上に
形或されたアライメントパターンを高感度に検出して高
精度のアライメントを実現で７ ８ きるようにした露光装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達或するために、本発明のパターン検
出装置は、検出物体に検出側とは反対側から照明し、コ
ンデンサレンズの後側焦点位置に開口絞りを備えた透過
照明手段と、検出側の対物レンズを通して照明する落射
照明手段を有し、前記対物レンズの後側焦点位置と共役
位置に位相差板を有し、かつ受光素子を上記対物レンズ
を介して検出物体と結像位置に配置した検出系を有する
ものである。

また、前記位相差板は挿抜可能に構成されたものである
。

また上記第１の目的を達或するために、本発明のパター
ン装置は、対物レンズを通して検出物体の段差パターン
を照明し、上記対物レンズの後側焦点位置と共役位置に
光を通過する開口絞りを備えた落射照明手段と、前記対
物レンズの後側焦点位置と共役位置に配置し、かつ前記
開口絞りと異なる位置に配置した位相差板と、受光素子
を対物レンズを介して検出物体と結像位置に配置した検
出系を有するものである。

また前記照明系の開口絞りおよび前記検出系の位相差板
は対物レンズの後側焦点位置の共役位置付近に配置され
たものである。

また前記照明系の開口絞りおよび前記検出系の位相差板
は挿抜可能に構成されたものである。

また上記第２の目的を達或するために、本発明の露光装
置は、前記パターン検出装置を備え、基板（検出物体）
に形成されたアライメントマークの位置を検出してマス
クと基板とを相対的にアライメントするアライメント手
段を備えたものである。

また本発明の露光装置は前記透過照明手段および前記落
射照明手段を有する前記パターン検出装置を備え、検出
系の出力レベルを自在に変化可能に構成されたものであ
る。

〔作用〕

コンデンサレンズの後側焦点位置に開口絞りを配置した
透過方式の照明系と、検出側の対物レン９ １０ ズを通して照明する落射方式の照明系と、前記対物レン
ズの後側焦点位置と共役位置に位相差板を配置し、また
受光素子を対物レンズを介して検出物体と結像位置に配
置した検出系であるから、透明膜のパターンを透過照明
方式の位相差検出で、また不透明膜のパターンを落射照
明方式の明視野検出で検出が可能となる。

また、もう一つの検出法は対物レンズの後側焦点位置と
共役位置に光を通過する開口絞りを配置し、前記対物レ
ンズを通して検出物体を照明する落射方式の照明系と、
前記対物レンズの後側焦点位置と共役位置にあり、しか
も前記開口絞りと異なる位置に位相差板を配置し、また
受光素子を対物レンズを介して検出物体と結像位置に配
置した検出系であるから、検出物体である透明物体に形
成されている、透明膜のパターンを落射照明方式で検出
することが可能となる。

また、対物レンズの後側焦点位置は通常対物レンズ鏡筒
の内部にあるが、上記した様に開口絞り及び位相差板を
共役位置に置くことにより，位相差検出専用の対物レン
ズでなくとも、用いることが可能となる。

さらに、開口絞りと位相差板を挿脱可能とすることによ
り、位相差検出と明視野検出の双方が可能になり、検出
物体に適した検出方法を選択、適用することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図によって説明する。

第１図に本発明の一実施例の光学系の基本構或を示す。

検出物体の基板■はガラス板の上に透明膜のパターンが
形成されたものとする。

検出光学系は検出光路２、照明光路（　１　）　５０、
照明光路（■）３、目視光路４で構成されている。

検出光路２は対物レンズ５とリレーレンズ（１）６はＴ
．ＶカメラあるいはＣ．Ｃ．Ｄ等の受光素子７で構成さ
れている。基板１と受光素子７は対物レンズ５とリレー
レンズ（■）６を介して結像関係にある。対物レンズ５
の後側焦点位置８とリレーレンズ（Ｉ）６を介して共役
関係にある位置に位相差板９を配置する。

１１− １２ 照明光路（　１　）５０は光源（１）５１とコレククレ
ンズ（　１　）　５２とリング状のスリット５３とコン
デンサレンズ５４で構成されており、スリット５２はコ
ンデンサレンズ（ｎ）５４の後側焦点位置５５に配置す
る。

照明光路（■）３は光源（ＩＩ）１０とコレクタレンズ
１ｌとリレーレンズ（ｎＨ２で構成されており、光源（
ｎ）１０の像は対物レンズ５の後側焦点位置８に結像さ
れる様に即ちケーラー照明とする。

検出光路２と照明光路（■）３はハーフ５ラー１５より
分割，結合されている。

目視光路４は位相差板９をリレーレンズ（ＩＩＩ）１４
を介して目視で観察するものである。

スリット５３と位相差板９は第２図（ａ）　，　（ｂ）
に示すように一般的リング状をしている。

光源（　Ｉ　）　５１からの光はスリット５３を透過し
て、コンデンサレンズ５４を介して基板１に対して千行
光となって照明される。

一方、光源（ｎ）１０からの光はコレクタレンズ１１と
リレーレンズ（ｎＨ２を介して基板１に対して平行光と
なって照明される。

位相差板９はスリット３の光が透過する部分と等価な部
分に光の位相を変化させる位相膜を設けたものである。

スリット５３と位相差板９は各々重なり合う様に配置す
る必要があり、その位置合わせ状態を観察するのが目視
光路４である。目視光路４により位相差板９を観察すれ
ば、対物レンズ５の後側焦点位置８を介して共役位置に
あるスリット５３も同時に観察することができる。

スリット（開口絞り）５３と位相差板９の位置合わせは
、目視光路４で行なうが、まず対物レンズ５の瞳の中心
にスリット（開口絞り）１３の像を合わせる様にスリッ
ト５３を位置決めする。この時のスリット５３の像と位
相差板９の相対位置関係を第３図（ａ），（ロ）に示す
。

第３図（ａ）に示すように位置決めしたスリット５３に
対して位相差板９はずれた位置にある。このような場合
は位相差板９を移動させ、スリット５３の光透過部分と
位相差板９の位相膜部分が第３図（ｂ）１３ １４ に示すように重なり合うようにする。

つぎに検出物体である基板１の一実施例を第４図（ａ）
．　（ｂ）に示す。

第４図（ａ）に示す実施例は、液晶表示素子を形或する
基板１を示し、本実施例においては、ガラス基板２１上
に透明の電極膜２２を塗布し、さらにその上にレジスト
２３が塗布されたものである。ここで上記電極膜２２に
は微小段差のパターンが形成されており、該パターンを
検出するものである。上記電極膜２２およびレジスト２
３は、ともに無色透明であり、通常の明視野、暗視野の
検出方式では検出できない。

また、第４図（ｂ）に示す実施例はＣｒ等の金属膜２４
が電極膜２２上に膜付けされ、その上にレジスト２３が
塗布されたものである。この場合は、金属膜２４には微
小段差のパターンが形成されている。

つぎに位相差検出方法を第６図により説明する。

まず、照明光路（　１　）　５０において、リング状の
スリット５３を透過した光束（図中では主光線のみを実
線で示す）はコンデンサレンズ５４により基板ｌに対し
て千行光となって照明する。ここで基板１表面あるいは
内部においてパターンのエッジのような段差がない場合
は、照明光はそのまま対物レンズ５を透過し後側焦点位
置８とリレーレンズ（Ｉ）６を介して共役位置にある位
相差板９の位相膜部分を透過して受光素子７に到達する
。一方、パターンエッジ（あるいは屈折率の異なる媒質
の境目）を透過した照明光（破線で示す）はエッジ部で
回折し対物レンズ５の後側焦点位置８では前記段差がな
い場合と異なった個所を透過する。し位相差板９は０次
回折像の強度を弱め、ｎ次回折像の位相との相対関係を
λ／４変化させたものであり、これにより位相差板９を
透過したＯ次回折像と透過しないｎ次回折像を干渉させ
てコントラスト、明暗の差を大きくして、透明のパター
ンでも検出可能となる。

つぎに第４図（ｂ）に示した金属膜が表面に膜付けされ
た微小段差パターンを検出する例について説１　５一 ｌ６ 明する。

基板ｌ上の金属膜は光を透過しないため、照明光路（■
）３を用いた落射照明（第６図に２点鎖線にて示す。）
とする。この場合、位相差検出ではなく明視野検出の方
が検出するパターンのコントラストが大きくなり検出の
精度が向上する。明視野検出を実現するためには、検出
光路２に配置されている位相差板９を検出光路２からは
ずせば良い。

このように位相差検出をする場合には、照明光路（　１
　）　５０により透過照明で、位相差板９を検出光路２
に挿入した状態で行い、明視野検出をする場合には、照
明光路（■）３により落射照明で、位相差板９を検出光
路２からはずして行えば良いので、容易に位相差検出と
明視野検出を切換えることが可能である。

なお、明視野検出をする場合、位相差板９を検出光路２
に挿入した状態でもパターンを検出することが可能であ
るが、コン１・ラス１−が落ちる。

また、第１図および第６図に示す実施例においては、位
相差検出を透過照明で行い、明視野検出を落射照明で行
うため、２＆Ｉｌの照明光路（　１　）　５０および照
明光路（■）３を設けた場合を示している。

つぎに上記第ｌ図および第６図に示す実施例についてさ
らに改良し、構或の簡素化を図ったものを示す第７図に
ついて説明する。第７図に示すように、検出光学系は検
出光路２、照明光路（Ｉｆ）３、目視光路４で構成され
ている。検出光路２は対物レンズ５とリレーレンズ（Ｉ
）６とＴ．ＶカメラあるいはＣ．Ｃ．Ｄ等の受光素子７
で構成されている。基板ｌと受光素子７は対物レンズ５
とリレーレンズ（Ｉ）６を介して結像関係にある。対物
レンズ５の後側焦点位置８とリレーレンズ（１）６を介
して共役関係にある位置に位相差板９を配置する。

照明光路３は光源１０とコンデンサレンズｌ１とリレー
レンズ（Ｉ［）１２で構或されており、光源１０の像は
対物レンズ５の後側焦点位置８に結像されるように、す
なわちケーラー照明とする。また対物１　７一 １８ レンズ５の後側焦点位置８とリレーレンズ（ＩＩ）１２
を介して共役関係にある位置にスリッ目３を配置する。

検出光路２と照明光路３はハーフミラー１５により分割
、結合されている。

目視光路４は位相差板９をリレーレンズ（ＩＩＩ）１４
を介して目視で観察するものである。

つぎに位相差検出方法につき第８図により説明する。

まず照明光路３においてリング状のスリット１３を透過
した光束（図中では主光線のみを記す）はリレーレンズ
（Ｉ［）１２により対物レンズ５の後側焦点位置にスリ
ット１３と同形状（一点鎖線で示す）の光束の像となる
。さらに前記光束は対物レンズ５を通して、基板１表面
に入射する。ここで、基板１表面あるいは内部において
パターンのエッジの様な段差がない場合は、反射光は入
射光と同し経路をたどって戻り、対物レンズ５の後側焦
点位置８に像（０次回折像）を結ぶ。この像を光源とし
て２次波が発生するが、リレーレンズ（Ｉ）６を介して
共役関係にある位相差板９の位相膜部分を透過して受光
素子７に到達する。一方、パターンエッジ（あるいは屈
折率の異なる媒質の境目）に当った入射光は、エッジ部
で回折し正反射をせずに対物レンズ５の後側焦点位Ｗ８
では前記した正反射した場合にできる像と異なった位置
に結像する（ｎ次回折像：破線で示す）。この像と位相
差板９の位相膜とは共役にないため、この２次波は位相
差板９の位相膜が存在しない部分を透過して受光素子７
に到達する。

以降は第６図に示したと同しように、０次回折像とｎ次
回折像を干渉させてパターンのコントラストを高めて検
出可能となる。

つぎに明視野検出の場合には、第８図においてスリッ口
３と位相差板９をそれぞれ照明光路（ＩＩ）３および検
出光路２からはずすことにより実現することができる。

つぎに本発明の一実施例として前記第１図および第６図
に示すパターン検出系を用いた露光装置のアライメント
検出系を示す第９図と、前記第７ｌ９ ２０ 図および第８図に示すパターン検出系の両方を用いた露
光装置のアライメント検出系を示す第ＩＯ図について説
明する。

なお、第９図および第１０図においてはマスク３ｌと基
板１の間に微小ギャップを形成してマスク３１に描画さ
れているパターンを基板１上に転写するプロキシシティ
方式の露光装置を示している。

露光装置のアライメント検出系はマスク３１のパターン
と基板１のパターンの相対位置合わせをするための検出
系であり、通常マスク３１と基板１の各々２個所あるい
は３個所の相対位置を検出している。第９図の例はアラ
イメント検出系を２個所に設定した例であり、検出系の
構或は前記した第１図、第６図、第７図、第８図と同じ
ものである。

第１１図にアライメント検出系で検出するマスク３１と
基板１の相対位置合わせ用の位置合わせマークの形状及
び位置合わせ状熊の実施例を示す。

第１１図（ａ）に示すように、マスク３１には井桁パタ
ーン３２を２個所に設け、第１１図（ｂ）に示すように
基板■には十字パターン３３を２個所に設ける。アライ
メント検出系は上記井桁パターン３２と十字パターン３
３を同時に重ね合わせた状態で検出する。

マスク３１と基板１が位置合わせ動作に入る前は第１１
図（Ｃ）に示すように、井桁パターン３２と十字パター
ン３３の各々の中心がずれた状態になっている。

この各々のパターン３２．　３３の中心のすれ量をアラ
イメント検出系が検出し、このずれ量を補正するように
マスク３１あるいは基板ｌを移動し、各々の中心を第ｌ
１図（ｄ）に示すように合わせる。本例においては、マ
スク３１の井桁パターン３２の間に基板１の十字パター
ン３３が入り、かつパターンの間隔が全て等しくなるよ
うにすれば位置合わせが可能になる。

つぎに第１２図（ａ），　（ｂ）に前記露光装置を用い
たパターンを形或する液晶表示素子の基板１の一実施例
を示す。

まず、第１２図（ａ）に示す実施例では、ガラス基板２
ｌ上に透明の電極膜２２が膜付けされ、既にパターンが
形成されているものである。また位置合わせ用マークの
十字パターン３３も同時に形成されてい２１ ２２ る。この電極膜２２の上に色は付いているが光を透過す
る色素剤３４を膜付けし、下地層である電極膜２２との
間に関連あるバ拳ターンを形或するためにレジスト２３
が塗布されているものである。レジスト２３膜上に微小
ギャップをあけて、色素剤３４のパターンを形成するマ
スク３１を配置している。尚、このマスク３ｌにも位置
合わせ用の井桁パターン３２が形成されている。本例は
、ガラス基板２１，電極膜２２、色素剤３４、そしてレ
ジスト２３とほとんど透明な素材の重ね合わせであり、
マスク３１の金属膜２４でできている井桁パターン３２
と電極膜２２の微小な段差を有する十字パターン３３を
位置合わせするものである。

つぎに第ｌ２図（ｂ）に示す実施例は、第１２図（ａ）
の色素剤３４の代わりにＣｒ，Ａｆｆｉ等の金属膜２４
を形成するものであり、上記例とは異なり金属膜２４で
光を遮断する例である。

上記した第１２図（ａ），　（ｂ）の実施例は液晶表示
素子を形成する一例であるが、このようにプロセスを経
るごとに基板１の表面状態は変化して行く。

露光装置のパターン検出系として最低限必要な機能は、
第１２図（ａ），　（ｂ）に示したような透明及び不透
明パターンの双方を検出できることである。

つぎにｎ光装置のパターン検出系としては、いかに性能
良く、しかも機構を簡素化して信頼性を向上させ、そし
て低コストにするかが課題である。

第１２１ｆｆｌ　（ａ）に示したような透１９Ｊな微小
段差のパターンを検出する方法としては、位相差検出が
有効であることは前述した通りである。

第１２図（ｂ）に示したような不透明な金属膜２４のパ
ターンを検出する方法としては、落射照明方式の明視野
検出が有効である。

なお、第１３図に示すように、位相差検出専用の対物レ
ンズ６０を通常の対物レンズ６１と交換して位相差検出
を明視野検出と切換えることが可能であるのはいうまで
もない。この場合には位相差板９の挿脱は不要である。

第１４図（ａ），　（ｂ），　（Ｃ）．　（ｄ）にパタ
ーン検出系によりマスク３１の井桁パターン３２、基板
の十字パターン３３を検出した実施例を示す。

２３ ２４ 第１４図（ａｔ　（ｂ）は第１２図（ａ）に示した透明
な素利で構成された基板１の十字パターン３３とマスク
３１の井桁パターン３２を受光素子７で検出した例であ
る。

第１４図（ａ）は明視野検出で検出した場合でありマス
ク３１の井桁パターン３３の出力は大きいが、火板１の
十字パターンの出力は小さい。この様な場合は、位相差
板９とスリッ１・１３を検出光路２及び照明光路３に挿
入することにより位相差検出とする。

第１４図（ｂ）に位相差検出とした場合の各々の出力を
示す。基板ｔの十字パターン３３の出力は大きくなり検
出可能となる。しかしながら、マスク３１の井桁パター
ン３２の出力は位相差検出をした場合低下するが、パタ
ーン検出上問題がなければ位相差検出で基板１の十字パ
ターン３３とマスク３ｌの井桁パターン３２を同時に取
り込み相対位置を検出すれば良い。また位相差検出とす
ることによりマスク３１の井桁パターン３２の出力が低
下し、検出できない場合にはマスク３１は明視野検出一
基板１は位相差検出と各々切り換えて検出し、その後検
出位置を合威して相対位置を求めれば良い。

第１４図（Ｃ），　（ｄ）は第１２図（ｂ）に示した金
属膜２４が膜付けされ不透明な基板１の十字パターン３
３とマスク３１の井桁パターン３２を受光素子７で検出
した例である。

第１４図（Ｃ）は位相差検出で検出した場合でありマス
ク３１の井桁パターン３３及び基板１の十字パターン共
に表面が金属膜２４であるため受光素子７の出力は小さ
い。こ、の場合も第１４図（ｂ）のマスク３１の井桁パ
ターン３２と同様に検出できれば問題がないが、検出で
きないあるいは出力が小さいため検出精度が悪いという
場合がある。この様な場合は位相差板９とスリッ目３を
検出光路２及び照明光路３よりはずすことにより明視野
検出とする。第１４図（ｄ）に明視野検出にした場合の
各パターンの出力は大きくなり、検出が可能さらには高
い精度での検出が可能になる。

つぎに第１５図（ａ），　（ｂ）は基板１に第１２図（
ａ）に示すように透明な微小段差を有するものであるが
、十字パターン３３の段差が小さくあるいは幅が狭いな
どにより、位相差検出をしても出力が小さくて基２５ ２６ 板１の十字パターン３３を識別することができない場合
の基板１の十字パターン３３の検出方法を示す。

なお、この場合マスク３１の井桁パターン３２の出力は
位相差検出でも十分大きいものとする。

このような場合の基板１の十字パターン３３の検出方法
としては、第１５図（ｂ）に示すように、全体の出力レ
ベルをアップすれば良く、その方策としては照明光量の
アップあるいはＣ．Ｃ．Ｄ７を用いる場合は蓄積時間を
長くとれば良い。

この場合、マスク３１の井桁パターン３２の出力は飽和
状態になる可能性がある。したがって照明光量をアップ
する前にマスク３１の井桁パターン３２の位置壱Ｃ．Ｃ
．Ｄ７画素上にメモリし、ついでアップしたのちの基板
１の十字パターンのＣ．Ｃ．Ｄ７画素上の位置とを演算
すれば良い。

なお、マスク３ｌの井桁パターン３２の出力が飽和状態
にあっても、その位置を検出可能であれば照明光量をア
ップした状態で基板１の十字パターン３３との相対位置
を検出し、演算すれば良い。

以上説明したように、本発明のパターン検出系を露光照
明のアライメント検出系に用いることにより、液晶表示
素子などの透明および不透明状態にある基板にパターン
を形或するさいのマスクとの相対位置合わせが容易に実
現できるので、高い精度の層問合わせができ、高性能の
液晶表示素子を実現できる。またアライメント検出系と
しての機能に合致した対物レンズ５を選定できることか
ら高精度のアライメント機能を有する露光装置を実現で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、透過照明位相差検出と落射照明明視野
検出を容易に切換えること、また一つの落射照明検出方
式において、明視野検出と位相差検出を切換えて行なえ
る様にしたことにより、例えば液晶表示素子の基板の様
に透明膜や不透明の金属股上に形成されたパターンを、
それぞれの表面状態にあった検出方式を容易に選択、適
用することが可能になるという効果がある。

また、検出系の構戒もスリット及び位相差板の挿脱のみ
で明視野検出と位相差検出を選択、適用２７ ２８ できるという簡素な構造であり、低コスト化、コンパク
ト化そして高信頼性を実現できる。

また、位相差板を対物レンズの後側焦点位置と共役位置
に配置する構戒としたことにより、位相差検出専用の対
物レンズでなくとも用いることが可能になり、これは即
ち同一対物レンズで明視野検出が可能になることであり
、適用可能な対物レンズの岐囲が広まることにもつなが
って、対象製品に応じた幅広い検出系を構或できるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターン検出方法の一実施例を示す光
学系の基本構戒図、第２図（ａ），　（ｂ）は第ｌ図に
示すスリットおよび位相差板の拡大平面図および拡大断
面図、第３図（ａ），　（ｂ）は第２図（ａ），　（ｂ
）に示すスリットを位相差板の位相合わせ状態の概念図
、第４図（ａ），　（ｂ）は液晶表示素子用基板を示す
断面図、第５図は第４図（ａ）．　（ｂ）に示す液晶表
示素子用基板に対して入射した光の進む状態を示す概念
図、第６図は本発明の位相差検出方法を示す光学系の構
或図、第７図は本発明のパターン検出方法の他の一実施
例を示す光学系の基本構或図、第８図は第７図の位相差
検出方法を示す光学系の構成図、第９図は第１図のパタ
ーン検出方法を露光装置のアライメント検出系に適用し
たー実施例を示す基本構成図、第１０図は第７図のパタ
ーン検出方法を露光装置のアライメント検出系に適用し
た一実施例を示す基本横成図、第１１図（ａ）〜（ｄ）
は第９図および第１０図のアライメント検出系で検出す
るマスクと基板の位置合わせ状態を示す概念図、第１２
図（ａ），　（ｂ）は第９図および第１０図の露光装置
でパターンを形或する液晶表示素子用基板を示す断面図
、第ｌ３図は第９図の露光装置で対物レンズを交換して
検出する方法を変える一実施例を示す構成図、第１４図
（ａ）　〜（ｄ）および第１５図（ａ），　（ｂ）は第
１２図（ａ），　（ｂ）の位置合わせ用マークを第９図
および第１０図のアライメント検出系で検出した時の受
光素子の出力状態をそれぞれ示す状態図である。 １・・・基板、２・・・検出光路、３・・・照明光路（
ＩＩ）、５・・・対物レンズ、６・・・リレーレンズ（
ＩＬ　７・・・２９ ３０ 受光素子、８・・・後側焦点位置、９・・・位相差板、
１２・・・リレーレンズ（ＩＩ）、１３・・・スリット
、２１・・・ガラス基板、２２・・・電極膜、２３・・
・レジスト、２４・・・金属膜、３１・・・マスク、３
２・・・井桁パターン、３３・・・十字パターン、５０
・・・照明光路（１）、５３・・・スリット、５４・・
・コンデンサレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後側焦
   点位置に開口絞りを配置し、該開口絞りを透過した光を
   上記コンデンサレンズを通して検出物体上の段差パター
   ンを透過照明する透過照明手段と、対物レンズと該対物
   レンズの後側焦点位置と共役位置近傍に上記開口絞りを
   対応するパターンを有する位相差板を配置し、光を上記
   対物レンズを通して上記検出物体上の段差パターンを落
   射照明する落射照明手段を備え、かつ上記透過照明手段
   により上記検出物体上の段差パターンを照明することに
   より上記検出物体上の段差パターンからの回折光と上記
   位相差板を透過した非回折光とを干渉させて光電変換素
   子により受光して信号に変換する検出手段と、上記落射
   照明手段により上記検出物体上の段差パターンからの反
   射光を光電変換素子により受光して信号を変換する検出
   手段を備えたことを特徴とするパターン位置検出装置。 ２、上記位相差板は光路に対して挿脱可能に構成された
   ことを特徴とする請求項１記載のパターン位置検出装置
   。 ３、対物レンズと、該対物レンズの後側焦点位置と共役
   位置近傍に開口絞りを配置し、該開口絞りを透過した光
   を上記対物レンズを通して検出物体上の段差パターンを
   落射照明する落射照明手段と、上記対物レンズの後側焦
   点位置と共役位置近傍に上記開口絞りと対応するパター
   ンを有する位相差板を配置し、該位相差板を通過させる
   ことにより上記検出物体上の段差パターンからの正反射
   光の位相を変えて得られる光と上記位相差板を通して検
   出物体上の段差パターンからの非正反射光とを干渉させ
   て光電変換素子により受光して信号に変換する検出手段
   とを備えたことを特徴とするパターン位置検出装置。 ４、上記開口絞りおよび位相差板は、各々光路に対して
   挿脱可能に構成されたことを特徴とする請求項３記載の
   パターン位置検出装置。 ５、コンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後側焦
   点位置に開口絞りを配置し、該開口絞りを透過した光を
   上記コンデンサレンズを通して基板上のアライメント用
   の段差パターンを透過照明する透過照明手段と、対物レ
   ンズと該対物レンズの後側焦点位置と共役位置に上記開
   口絞りと対応するパターンを有する位相差板を配置し、
   光を上記対物レンズを通して上記基板上のアライメント
   用の段差パターンを落射照明する落射照明手段を備え、
   かつ上記透過照明手段により上記基板上のアライメント
   用の段差パターンを照明することにより上記基板上のア
   ライメント用の段差パターンからの回折光と上記位相差
   板を透過した非回折光を干渉させて光電変換素子により
   受光して信号に変換する検出手段と、上記落射照明手段
   により上記基板上のアライメント用の段差パターンから
   の反射光を光電変換素子により受光して信号に変換する
   検出手段と、該検出手段から検出される基板上およびマ
   スクのアライメント用のパターンに対して位置合わせす
   るアライメント手段とを備え、上記マスクに形成された
   回路パターンを上記基板上に露光するように構成したこ
   とを特徴とする露光装置。 ６、上記アライメント手段は、位相差板を光路から逃し
   、かつ落射照明手段により基板上のアライメント用のパ
   ターンおよびマスクに形成されたアライメント用のパタ
   ーンを照明し、対物レンズおよび光電変換素子により上
   記マスクと上記基板を相対的にアライメントするように
   構成されたことを特徴とする請求項５記載の露光装置。 ７、上記アライメント手段は、検出手段における出力レ
   ベルを変化可能に構成されたことを特徴とする請求項５
   もしくは６記載の露光装置。 ８、対物レンズと、該対物レンズの後側焦点位置と共役
   位置近傍に開口絞りを配置し、該開口絞りを透過した光
   を上記対物レンズを通して基板上に形成されたアライメ
   ント用段差パターンを落射照明する落射照明手段と、上
   記対物レンズの後側焦点位置と共役位置近傍に上記開口
   絞りと対応するパターンを有する位相差板を配置し該位
   相差板を通過させることにより上記アライメント用段差
   パターンからの正反射光の位相を変えて得られる光と上
   記位相差板を通して上記アライメント用段差パターンか
   らの非正反射光とを干渉させて光電変換素子により受光
   して信号に変換する検出手段と、該検出手段から検出さ
   れる第１の信号に基いてマスクに形成されたアライメン
   ト用パターンに対して位置合わせするアライメント手段
   とを備え、上記マスクに形成された回路パターンを上記
   基板上に露光するように構成したことを特徴とする露光
   装置。 ９、上記アライメント手段は、開口絞りおよび位相差板
   を光路から逃してマスクに形成されたアライメント用の
   パターンおよび基板上のアライメント用のパターンを照
   明し、対物レンズおよび光電変換素子により上記マスク
   と上記基板を相対的にアライメントするように構成され
   たことを特徴とする請求項８記載の露光装置。 １０、上記アライメント手段は、検出手段における出力
   レベルを変化可能に構成されたことを特徴とする請求項
   ８もしくは９記載の露光装置。