JPH04148811A - Position detecting apparatus - Google Patents

Position detecting apparatus

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JPH04148811A
JPH04148811A JP2272927A JP27292790A JPH04148811A JP H04148811 A JPH04148811 A JP H04148811A JP 2272927 A JP2272927 A JP 2272927A JP 27292790 A JP27292790 A JP 27292790A JP H04148811 A JPH04148811 A JP H04148811A
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JP
Japan
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light
alignment mark
alignment
incident
light beam
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JP2272927A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Matsugi
優和 真継
Kenji Saito
謙治 斉藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • 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

Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect the amount of position deviation in high accuracy by providing two alignment marks on a first object and a second object, and specifying the incident direction of luminous flux for alignment into the first object. CONSTITUTION:Luminous flux 7 is cast on an alignment mark 3. The diffracted light generated at this time is cast on an alignment mark 5. The center of gravity of the diffracted light from the mark 5 in the incident surface is detected with a detecting part 11 as the incident position of the luminous flux 7. Luminous flux 8 is cast on an alignment mark 4 by the same way. The diffracted light produced at this time is cast on an alignment mark 6. The center of gravity of the diffracted light from the mark 6 at the incident surface is detected with a detecting part 12 as the incident position of the luminous flux 8. At this time, the luminous flux 7 cast on the mark 3 and the luminous flux 8 cast on the mark 4 are cast on a reference plane T from the different directions at the slant angles. The positions with respect to the surfaces of objects 1 and 2 are determined by utilizing the position data from the detecting parts 11 and 12.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は位置検出装置に関し、例えば半導体素子製造用
の露光装置において、マスクやレヂクル(以ト「マスク
j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ェハ等の第2物体面上に露光転写
する際にマスクとウェ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
位置検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a position detection device, and is used, for example, in an exposure device for manufacturing semiconductor devices, to detect a first object surface of a mask, a reticule (hereinafter referred to as "mask j"), etc. When a fine electronic circuit pattern formed on a mask is transferred onto a second object surface such as a wafer by exposure, the amount of relative positional deviation between the mask and the wafer is determined and the positioning (alignment) of both is performed. The present invention relates to a suitable position detection device.

(従来の技術) 従来より半導体素子製造用の露光装置においては、マス
クとウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の
重要な 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117置合わせ粘度をイj
するものが要求されている。
(Prior Art) Conventionally, in exposure equipment for manufacturing semiconductor devices, relative alignment between a mask and a wafer has been an important element for improving performance. In particular, in alignment in recent exposure equipment, for example, 117 alignment viscosity of submicron or less is being reduced due to the high integration of semiconductor devices.
There is a demand for something that does.

多くの位置検出装置においては、マスク及びウェハ面上
、にイ17置合わゼ用の所謂アライメントマークを設け
、それらより41tられる位置+/l Nを利用して、
双方のアライメンI・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jl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 !1号や米国特許第451
4858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1・から射出した光束の所定面1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 detection devices, so-called alignment marks for alignment are provided on the mask and wafer surfaces, and a position +/l N that is 41t from these marks is used to
Alignment I is being performed on both sides. As an alignment method at this time, for example, the deviation jl between both alignment marks may be detected by performing image processing, or US Pat. No. 403,796! No. 1 and U.S. Patent No. 451
As proposed in No. 4858 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 157033/1983, a zone plate is used as an alignment mark, and a beam of light is irradiated onto the zone plate. This is done by detecting the position of the focal point.

般にゾーンプレートを利用したアライメント方法は、l
iiなるアライメントマークを用いた方法に比へてアラ
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
ライメントか出来る特長がある。
In general, alignment methods using zone plates are
Compared to the method using alignment marks (ii), this method has the advantage of being able to achieve relatively high precision alignment without being affected by defects in the alignment marks.

第6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. 6 is a schematic diagram of a conventional position detection 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(=J
けてあり、それをアライナ−本体115にマスクヂャッ
ク116を介して支持している。本体115上部にアラ
イメントヘラ1〜114が配置されている。マスクMと
ウェハ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及びウェハアライメントマークWMがそれぞれ
マスクMとウェハWに焼き付けられている。
In the figure, the mask M is attached to the membrane 117 (=J
It is supported on the aligner main body 115 via a mask jack 116. Alignment spatulas 1 to 114 are arranged above the main body 115. In order 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\T’−行光となり、ハーフミラ−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 flux emitted from the light source 110 becomes \T'-line light by the projection lens system 111, passes through the half mirror 112,
The light is incident on the mask alignment mark MM. The mask alignment mark MM is composed 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 action to converge on a point Q.

又、ウェ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。
Further, the wafer alignment mark WM has the function of a convex mirror (divergent function) that reflects and diffracts the light condensed to the point Q by the reflective zone plate and forms an image on the detection surface 119.

このときウェハアライメントマークWMで一1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119Fに集光してくるものである。
At this time, the signal light beam that has undergone the 11th-order reflection and diffraction effect at the wafer alignment mark WM passes through the mask alignment mark MM as 0th-order light without being affected by a lens, and is focused on the detection surface 119F. It is something.

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、ウェハ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2次の回折作用を受けた光束を以下、便宜1
−)(m、n、n)次光と称する。従ってnη述の光束
は(1,−1,。
Here, the light beam undergoes an m-order diffraction effect at the alignment mark MM of the mask M, an n-order reflection diffraction effect at the alignment mark WM of the wafer W, and a second-order diffraction effect at the alignment mark MM of the mask M. Below, convenience 1
-) (m, n, n)-order light. Therefore, the luminous flux described by nη is (1, -1,.

0)次光の信号光束となる。0) becomes the signal light flux of the order light.

同図の位置検出装置においては、マスクMに対しウェハ
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ΔOWに対して検出面119Fに入射する光束の人躬
位置く光量の重心位置)かずれてくる。このときの検出
面1191のずれ:11ΔδWと装置ずれ量ΔaWとは
一定の関係かあリ、このときの検出面119十のずれ量
ΔδWを検出することによりマスクMとウェハWとの相
対的な位置ずれ量ΔOWを検出している。
In the position detecting device shown in the figure, when the wafer W is misaligned by a predetermined amount relative to the mask M, the amount of light incident on the detection surface 119F increases with respect to the amount of misalignment ΔOW. The center of gravity (center of gravity) shifts. Whether the deviation of the detection surface 1191 at this time: 11ΔδW and the device deviation amount ΔaW have a fixed relationship, or by detecting the deviation amount ΔδW of the detection surface 1191 at this time, the relative relationship between the mask M and the wafer W can be determined. The amount of positional deviation ΔOW is being detected.

同図にボすようにマスクMから出射するイJ1号光束の
集光位置Qからウェハ2までの距離なaW、ウェハWか
ら検出面119まての距g b wとしたとき検出面1
19Fの位置ずれ量ΔδWはとなる。(a)式より明ら
かのように(b w / a wl)倍にイー7置ずれ
瞳が拡大される。この(bw/ a w −1)が位置
ずれ検出倍率となる。
As shown in the figure, the distance from the condensing position Q of the light beam A J1 emitted from the mask M to the wafer 2 is aW, and the distance from the wafer W to the detection surface 119 is g b w, then the detection surface 1
The positional deviation amount ΔδW of 19F is as follows. As is clear from equation (a), the E7 displacement pupil is enlarged by (b w / a wl) times. This (bw/a w -1) becomes the positional deviation 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ェハとの位置ずれ11フがないと
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星を検出面119
て検出し、このときの値ΔδWを用いて(81式より位
置ずれ量Δ0を求めている。
In addition, in the apparatus shown in the figure, the incident position (reference position) of the signal beam is generally used as a reference when there is no positional deviation 11 between the mask and the wafer by performing a trial baking etc. after fixing the mask M, and this position is compared with the actual position. The detection surface 119 detects stars that are out of alignment with the incident position of the luminous flux.
Using the value ΔδW at this time, the positional deviation amount Δ0 is determined from equation 81.

(発明か解決しようとする問題点) 般に第6図に示す位置検出装置では検出面119十には
(1,−1,0)次兄の他に回折次数の異なる(0.−
1.1)次光か略々集光する場合かある。
(Problem to be Solved by the Invention) Generally, in the position detection device shown in FIG.
1.1) There are cases where the secondary light is almost condensed.

例えばマスクMl−のアライメントマークMMへ入用し
たのち、これを0次回折光で透過し、ウェハW1−のア
ライメン1へマークWMでまず一1次で反射回折し、凹
パワー(発散)の作用をうけ、更にマスクMl二のアラ
イメントマークMMて千1次で透過回折して凸パワー(
収束)の作用を受けた(0.−1.1)次兄か検出面1
19に略々集光する場合がある。
For example, after entering the alignment mark MM of the mask Ml-, it is transmitted as the 0th-order diffracted light, and is first reflected and diffracted by the 11th order at the mark WM to the alignment mark 1 of the wafer W1-, thereby producing the effect of concave power (divergence). Then, the convex power (
(0.-1.1) second brother or detection surface 1 affected by convergence)
In some cases, the light is almost focused on 19.

第7図はこのときの(1,−1,0)次光と(o、−i
、i)次光の伝幡の様rを模式的に示した説明図である
Figure 7 shows the (1, -1, 0) order light and (o, -i
, i) is an explanatory diagram schematically showing how the next light propagates.

ここで一般には(1,−1,O)次光と(〇−1,1,
)次兄とてはマスクとウェ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(j7置として検出面11、9内において、検出面
内の各点のその点からの位置べり1ヘルにその点の光強
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ヘク1〜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(o、−i、i)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
位置ずれ量の検出かできない場合かあった。
Here, in general, (1,-1,O)-order light and (〇-1,1,
) The second brother differs in the detection magnification of the amount of movement of the incident position relative to the amount of relative positional deviation between the mask and the wafer. For this reason, the incident light beam (within the detection surfaces 11 and 9 at the j7 position, the position deviation of each point on the detection surface from that point by 1 her multiplied by the light intensity at that point) was integrated over the entire detection surface. The point where the integral value becomes 0 hex 1 ~ le (hereinafter referred to as the center of gravity (of the luminous flux))
When it is detected, it is affected by (o, -i, i) order light in addition to the (1, -1, 0) order light as the signal light flux, or the S/N ratio deteriorates ( Even if formula a) was used, there were cases in which the correct amount of positional deviation could not be detected.

(i、−i、o)次光と(0,−1,1)次兄の光強度
比関係か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ェ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 of the (i, -i, o) order light and the (0, -1,1) order light is always kept at a certain constant value, then the light on the detection surface formed by these two light beams is There is also a method of determining a detection magnification of the amount of deviation of the center of gravity position due to the entire intensity distribution with respect to the amount of relative positional deviation ΔσW between the mask and the wafer, and detecting the positional deviation using this as a new positional deviation detection magnification.

この場合、それぞれの光束の光強度比がレジスト膜厚の
変動などのウェ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,O)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 luminous flux may change due to wafer process factors such as variations in resist film thickness or variations in the position of the alignment objects in the direction perpendicular to the positional deviation detection direction. As a result, the total positional deviation detection magnification of the (1, -1, O)-order light and the (0, -1°1)-order light fluctuates, resulting in a positional deviation detection error.

この他、第1物体(マスク)面上に形成されたアライメ
ントマークや電子−回路パターンのエツジ部分から生じ
るエツジ敗乱光(特にエツジでの0次反射光成分)か検
出面に人則し、fij号先0光/N比を劣化させるとい
う問題点かあった。
In addition, edge scattered light (particularly zero-order reflected light components at edges) generated from alignment marks formed on the first object (mask) surface or edge portions of electronic circuit patterns may be applied to the detection surface. There was a problem in that it degraded the light/N ratio.

本発明はこのような対象とする信号光束である(m、n
、 λ)次兄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
υ′≠f/、)やエツジ敗乱光の悪影響を効果的に防1
にし、高精度な位置ずれ硯の検出かI’+f能な位置検
出装置の提供を目的とする。
The present invention is directed to such a signal beam (m, n
, λ) becomes a detection error factor for the second brother (m', n'
, ! l') Effectively prevents the negative effects of secondary light (where m'≠m or n'≠n or υ'≠f/) and edge scattered light.
The object of the present invention is to provide a position detection device capable of detecting misaligned inkstones with high precision.

(問題点を解決するための手段) 本発明の位置検出装置は、対向配置した第1物体と第2
物体との相対的位置ずれを検出する際、該第1物体面上
に波面変換作用をする2つのアライメントマークA1、
A2を設け、該第2物体面に波面変換作用をする2つの
アライメントマークB1.B2を設け、投光手段からの
光束を該第1物体而法線と位置ずれ検出方向と直交する
方向とで形成される基準平面を境にして一方の側から該
第1物体面上に斜入射させ、該アライメントマクA1と
該アライメントマークB1で各々波面変換作用を受けた
第1光束と該投光手段からの光束を1該J、C準−・P
面を境に他方の側から該第1物体面上に余1入射させ、
該アライメントマークA2と話アライメントマークB2
て各々波面変換作用を受けた第2光束とを各々所定面上
に導光し、該所定面上における該第1光束と第2光束の
入射位置を検出手段で検出し、該検出手段からの出力信
号を用いて該第1物体と第2物体の相対的位置ずれを検
出するようにしたことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) The position detection device of the present invention has a first object and a second object arranged facing each other.
two alignment marks A1 that perform a wavefront conversion action on the first object surface when detecting a relative positional deviation with the object;
A2 is provided, and two alignment marks B1. B2 is provided, and the light beam from the light projecting means is directed obliquely onto the first object surface from one side with a reference plane formed by the normal to the first object and a direction orthogonal to the positional deviation detection direction as the boundary. The first light beam is made incident and subjected to wavefront conversion by the alignment mark A1 and the alignment mark B1, respectively, and the light beam from the light projecting means is combined into one J, C quasi-.P
A further 1 beam is incident on the first object surface from the other side with the surface as a boundary,
The alignment mark A2 and the alignment mark B2
The second light beams each subjected to a wavefront conversion effect are guided onto a predetermined surface, the incident positions of the first light beam and the second light beam on the predetermined surface are detected by a detection means, and the light beams from the detection means are detected. The present invention is characterized in that a relative positional shift between the first object and the second object is detected using the output signal.

特に本発明では、前記第1物体面上の2つのアライメン
トマークA1、A2は位置ずれ検出方向に所定用分離し
て形成されており、該2つのアライメントマークA1、
A2に入射する前記投光1段からの光束の入射角度は各
々のアライメントマーク而−1からの+l゛反射光が1
該第1物体面を射出後、力いに交差しないように設定さ
れていること、又前記第1.第2光束はいずれも])0
記アライメントマークで結像作用を受け、該第1光束の
光路と詠第2光束の光路の前記第1物体面上への射影軌
跡か互いに交差するように2つの光束の入射方向、入射
角度、各アライメントマークのパターン形状、配置等の
芥星素か1没定されていることをf、li徴としている
3゜ 即ち、本発明は物体面Aと物体面Bを(+”+置台わせ
ずへき第1物体と第2物体としたとき物体面Aに物理光
を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、刊つ物体面B
にも同様に物理光学素r−とじ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81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、
このとき生し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。
In particular, in the present invention, the two alignment marks A1 and A2 on the first object plane are formed separated by a predetermined distance in the positional deviation detection direction, and the two alignment marks A1,
The angle of incidence of the light flux from the first stage of light projection that enters A2 is +l゛ reflected light from each alignment mark -1.
The first object surface is set so as not to intersect with the force after ejection, and the first object surface is set so as not to intersect with the force after the first object surface is ejected. The second luminous flux is ])0
The direction of incidence and angle of incidence of the two light beams are such that the projection loci of the optical path of the first light beam and the optical path of the second light beam on the first object plane intersect with each other under the imaging action of the alignment mark; The fact that the pattern shape, arrangement, etc. of each alignment mark is fixed is taken as f, li sign. When a first object and a second object are separated, alignment marks A1 and A2 for the first and second signals, which function as physical light elements, are formed on the object plane A, and the alignment marks A1 and A2 are formed on the object plane B.
Similarly, alignment marks 81 and B2 for the first and second signals having the function of a physical optical element R- are formed, and a light beam is made incident on the alignment mark A1,
The diffracted light generated at this time is made incident on the alignment mark B1, and the center of gravity of the light beam within the incident plane of the diffracted light from the alignment mark B1 is detected by the first detection section as the incident position of the first signal light beam.

ここで光束の重心とは光束受光内において受光的各点の
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か、便宜I−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に光束を入用させ、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改心を第2信
号光束の入射位置として第2検出部にて検出する。
Here, the center of gravity of the light flux is the point at which the integral value becomes 0 vector when the position vector of each light-receiving point from that point is multiplied by the light intensity of that point over the entire surface of the light-receiving surface. Alternatively, for convenience, the point at which the light intensity is at its peak may be used as the center of gravity of the I-luminous flux. Similarly, a light flux is applied to the alignment mark A2, and the diffracted light generated at this time is made to enter the alignment mark B2, and the light flux change point on the incident surface of the diffracted light from the alignment mark B2 is set as the incident position of the second signal light flux to the second detection unit. Detected by

このときアライメントマークA1に入射させる第1信号
光束とアライメントマークA2に入射させる第2信号光
束を第1物体面法線と位置ずれ検出方向と直交する方向
とで形成される基準面に対して各々異なった方向から斜
入射させている。
At this time, the first signal light flux to be incident on the alignment mark A1 and the second signal light flux to be incident on the alignment mark A2 are respectively directed to the reference plane formed by the first object surface normal and the direction perpendicular to the positional deviation detection direction. The light is incident obliquely from different directions.

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、n)次光に対して検出順差要因となる(m′、
n′、u′)次光やエツジ散乱光の影響か少なくなるよ
うに各要素を設定している。
Then, the object plane A and the object plane B are positioned using the two position information from the first and second detection sections. At this time(
For m, n, n)-order light, (m',
Each element is set so as to reduce the influence of (n', u') order light and edge scattered light.

この他本発明では第1検出部に入射する光束のIR重心
位置第2検出部に入射する光束の重心位置か物体面Aと
物体面Bの装置ずれに対してlノいに逆方向に変位する
ように各アライメントマークA、1.A2.B1.B2
を設定している。
In addition, in the present invention, the IR center of gravity of the light beam incident on the first detection section and the center of gravity of the light beam incident on the second detection section are displaced in the opposite direction with respect to the device misalignment between object plane A and object plane B. Each alignment mark A, 1. A2. B1. B2
is set.

(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の要部斜視図、第2図は第
1図のxz断血図、第3図は第1図のxy断面図である
(Embodiment) FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an xz blood cut diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is an xy sectional view of FIG. 1.

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X方向の相対的な位置ずれ量を検出する場合を示して
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信号光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。
In the figure, 1 is the first object corresponding to object plane A, and 2 is object plane B.
This is a second object corresponding to , and the case where the relative positional deviation amount in the X direction between the first object 1 and the second object 2 is detected is shown. 5 is an alignment mark provided on the first object 1, and 3 is an alignment mark provided on the second object 2, for obtaining the first signal light. Similarly, 6 is an alignment mark provided on the first object 1, and 4 is an alignment mark provided on the second object 2, for obtaining the second signal light.

尚、第1物体1面上の2つのアライメントマーク5,6
ば位置ずれ検出方向(X方向)に所定距離たけ1il1
1れて配置されている。
Note that the two alignment marks 5 and 6 on the first surface of the first object
If the distance is 1il1 in the positional deviation detection direction (X direction),
1 and placed.

各アライラン1ヘマーク3,4,5.6は1次元叉は2
次几のレンズイ1川のあるグレーテインクレンズ又はレ
ンズ作用のない回折格子等の物理光学素Y′等の波面変
換作用をする光学部材から成っている。9はウェハスク
ライブライン、10はマスクスクライブラインであり、
その而1には芥アライメン1〜マークか形成されている
。7.8は11η述の第1及び第2のアライメント用の
第1.第2イ5号光東(以t′「第1.第2光束」とも
いう。)を示す。
Marks 3, 4, 5.6 for each Aryran 1 are 1-dimensional or 2-dimensional
It consists of an optical member that performs a wavefront conversion function, such as a physical optical element Y' such as a grating lens or a diffraction grating that does not have a lens function. 9 is a wafer scribe line, 10 is a mask scribe line,
On that 1, a mark has been formed. 7.8 is the first alignment for the first and second alignment described in 11η. 2A No. 5 light east (hereinafter also referred to as t'"first and second light beams") is shown.

第1信月光束7と第2信−陽光束8は第1物体1面法線
と位置ずれ検出方向くX方向)と直交する方向(X方向
)とて形成される基準面Tに対して各々異なった側から
斜入射している。同図では基準面Tに対して略対称の方
向から斜入射している。
The first light beam 7 and the second light beam 8 are relative to the reference plane T formed in the direction (X direction) perpendicular to the normal to the first object surface and the positional deviation detection direction (X direction). Each beam is incident obliquely from a different side. In the figure, the light is obliquely incident from a substantially symmetrical direction with respect to the reference plane T.

今7′、8′(不図示)を前述した各々第1第2信号光
束7.8に対応する検:’、11: m<差要囚となる
所定次数の回折光束とする。
Let 7' and 8' (not shown) be diffracted light beams of predetermined orders corresponding to the aforementioned first and second signal light beams 7.8 and 11:m<difference.

本実施例では各光束を110−述の定義した方法で示す
と第1イ11渇光束7は(1,−1,O)次光、第2信
−陽光束8は(−1,1,、O)次光、光束7′は(0
,−1,1ン次光、光束8′は(0゜1、−1)次光と
なっている。
In this embodiment, each luminous flux is expressed using the method defined in 110- above, and the 1st 11th luminous flux 7 is (1, -1, O)-order light, and the 2nd - 11th luminous flux 8 is (-1, 1, , O) order light, luminous flux 7' is (0
, -1, 1st order light, and the light flux 8' is (0°1, -1) order light.

1.1..12は各々第1及び第2仏号光束7,8を検
出する為の第1及び第2検出部である。
1.1. .. Reference numerals 12 denote first and second detection units for detecting the first and second Buddhist light beams 7 and 8, respectively.

第1.第2検出部11.12は例えば1次元CCD等か
ら成り、素r−の配列方向はxIl!I11方向に致し
ている。
1st. The second detection unit 11.12 is composed of, for example, a one-dimensional CCD, and the arrangement direction of the element r- is xIl! It is heading in the I11 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LLとする。物体1と第2物体
2の距mlをg、アライメントマク5及び6の焦5ψ、
距離を各々f +、1.  f a2とし、第1物体1
と第2物体2の相対位置ずれ1省1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Sl、S2とする
。尚、第1物体工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。
For convenience of explanation, the optical distance from the second object 2 to the first or second detection unit 11.12 will be referred to as LL. The distance ml between the object 1 and the second object 2 is g, the focus 5ψ of the alignment masks 5 and 6,
Let the distances be respectively f +, 1. Let f a2 be the first object 1
Let Δσ be the relative positional deviation of the second object 2 and the second object 2, and the first object 2 at that time. The displacement amounts of the first and second signal light beam centers of the second detection unit 11.12 from the coincident state are defined as Sl and S2, respectively. Note that the alignment light beam incident on the first object is assumed to be a plane wave for convenience, and the symbols are as shown in the figure.

イ8号光束屯心の変位星S、及びS、はアライメントマ
ーク5及び6の焦点F、、F2とアライメントマーク3
,4の光軸中心を結ふ直1j5ALIL2と、検出部1
1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as+ 、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。
The displacement stars S and S of the light flux of No. 8 Tunshin are the focal points F, , F2 of alignment marks 5 and 6, and alignment mark 3.
, 4 connecting the optical axis centers of 1j5ALIL2 and the detection unit 1
It is determined geometrically as the intersection with the light-receiving surfaces of 1 and 12. Therefore, in order to obtain the displacements as+ and S2 of the center of gravity of each signal beam in opposite directions with respect to the relative positional deviation between the first object 1 and the second object 2, the signs of the optical imaging magnifications of the alignment marks 3.4 are set to match each other. This is achieved by doing the opposite.

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、1(5、−Neレーザー、A、レーザー等のコヒ
ーレント光束を放射する光源や、発光タイオート等の非
コヒーレント光束を放Qイする光源等を用いている。
In this example, the types of light sources include semiconductor lasers, 1(5, -Ne lasers, A, lasers, and other light sources that emit coherent light fluxes, and light sources that emit non-coherent light fluxes such as light emitting titers. etc. are used.

第2図に示すように本実施例では(1,−10)次光と
しての光束7と(−1,1,、O)次光としての光束8
は各々マスク1面子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、更にウェハ2面上の
アライメントマーク3.4て反射回折し、検出部1.1
.12に入射する。
In this example, as shown in FIG.
are incident on the alignment marks 5 and 6 on the first side of the mask at a predetermined angle, are transmitted and diffracted, and are further reflected and diffracted by the alignment marks 3.4 on the second side of the wafer, and are detected by the detection unit 1.1.
.. 12.

次に第3図を用いて第1物体而−1−のアライメントマ
ーク5,6に各々異なる方向から光束を照射する為の投
光光学系について説明する。
Next, a light projecting optical system for irradiating the alignment marks 5 and 6 of the first object 1- with light beams from different directions will be described with reference to FIG.

第3図は光源3a、3c+及び投光光学系、30.31
、ミラー34.35及び受光光学系32.33を1つの
筺体に納めたアライメントピックアップヘット36とア
ライメントマーク3.4..5.6及び第1.第2光束
7.8を真トから見た要部概略図である。
Figure 3 shows light sources 3a, 3c+ and projection optical system, 30.31
, an alignment pickup head 36 containing a mirror 34.35 and a light receiving optical system 32.33 in one housing, and an alignment mark 3.4. .. 5.6 and 1st. FIG. 7 is a schematic diagram of the main part of the second light beam 7.8 viewed from the top.

第1イ1;陽光束7ば光源38を射jl L、投光光学
系30とミラー34を経て第1物体1面上のアライメン
トマーク5に所定角度で照射している。同様に第2 (
Jj号光束8は光源39を射出し、投光光学系31とミ
ラー35を軽て第1物体1而I−のアライメントマーク
6に所定角度で照射している。ここて第1.第2児束7
 、 a (7) 1H<j射角曵はそれぞれの第1物
体面での正反射光かt7いに交差しないようにPめ交差
してから第1物体面に入射するように設定している。
1st A1: A beam of sunlight 7 emits light from a light source 38, passes through a projection optical system 30 and a mirror 34, and irradiates the alignment mark 5 on the surface of the first object 1 at a predetermined angle. Similarly, the second (
The Jj light beam 8 is emitted from the light source 39, and is irradiated by the projection optical system 31 and the mirror 35 onto the alignment mark 6 of the first object 1-I- at a predetermined angle. Here is the first thing. 2nd child bundle 7
, a (7) 1H<j The angle of incidence is set so that the specularly reflected light on each first object surface intersects P so as not to intersect too much before entering the first object surface. .

このようにすることにより従来問題となっていた複数の
位置ずれ信号光(例えば光束7としての(1,−1,0
)次回折光と光束7′としての(0,−1,1)次回折
光か第1検出部11面」二に到達するために生ずる位置
ずれ計測精度の劣化を回避するためのアライメントマー
クの配置、アライメントマークのサイズ等を比較的容易
に設定することができる。又X方向に沿った回路パター
ンのエツジからのエツジ散乱光が第1検出部11面Fに
到達するのを入射角度を適切に設定することにより回避
している。
By doing this, multiple positional deviation signal lights (for example, (1, -1, 0
) Arrangement of alignment marks to avoid deterioration in positional deviation measurement accuracy caused by the (0, -1, 1) order diffracted light and the (0, -1, 1) order diffracted light as the light beam 7' reaching the first detection unit 11 surface. The size of the alignment mark, etc. can be set relatively easily. Further, edge scattered light from the edges of the circuit pattern along the X direction is prevented from reaching the first detection unit 11 surface F by appropriately setting the incident angle.

次にこれらの回避条件について第2図を基づいて説明す
る。
Next, these avoidance conditions will be explained based on FIG. 2.

従来問題となっていた不要回折光問題、即ち信号光とし
ての(1,−1,0)次光7と不要光としての(0,−
1,1)次光7′の同時発生については本実施例では(
1,−1,O)次光のみを信号光として受光するものと
している。そのため第1.第2信号光束7.8の第1物
体1面上の入射角度及びアライメントマーク3,4,5
.6のX方向配置の条件としては gt a nφ 〉 !      ・・・・・・・・
(1)となる。
The problem of unnecessary diffracted light that has been a problem in the past, that is, the (1, -1, 0) order light 7 as the signal light and the (0, -
1,1) Regarding the simultaneous occurrence of the order light 7', in this example, (
It is assumed that only the 1st, -1st, O) order light is received as signal light. Therefore, the first. Incident angle of second signal beam 7.8 on first object 1 surface and alignment marks 3, 4, 5
.. The conditions for the arrangement of 6 in the X direction are gt a nφ 〉!・・・・・・・・・
(1) becomes.

ここにgは第1.第2物体間の間隔(X方向)、φは各
信号光束の第1物体面法線に対して1.1った×z而面
ての入射角、立は各アライメン1−マークの第1物体上
の−X方向(+xX方向の境界点と第2物体十の+XX
方向−X方向)の境界点とのX方向距離(第2図参照)
を表わす。(括弧内は第1信号光束7用のアライメント
マークに対応) 又、パターンのエツジ散乱光か検出部に入射しない為の
回避条件としては ZSLanφ2+xs2〉xsM・・・・・・・・(2
)かつ ZSl、an  φ、+  xs、>  −xsM  
 ”−・・・・i3)となることである。
Here g is the first. The distance between the second objects (in the X direction), φ is the angle of incidence of each signal beam on the xz plane, which is 1.1 with respect to the normal to the first object surface, and the vertical axis is the first object of each alignment mark. −X direction on the object (boundary point in the +xX direction and +XX on the second object
- X direction) distance from the boundary point (see Figure 2)
represents. (The part in parentheses corresponds to the alignment mark for the first signal beam 7) Also, as an avoidance condition to prevent the edge scattered light of the pattern from entering the detection section, ZSLanφ2+xs2>xsM......(2
) and ZSl, an φ, + xs, > −xsM
”-...i3).

ここにφ1.φ1はxz面内での入射光束の主光線と第
1物体面法線とのなす角、ZSは第1物体1面と検出部
11(12)とのX方向の距離xs、、xs2は第1物
体血トのフライメン1〜マーク5,6のX方向の中心位
置、又±xsMは検出部の受光領域のX方向の両端値で
ある。
Here φ1. φ1 is the angle between the principal ray of the incident light beam in the xz plane and the normal to the first object surface, ZS is the distance xs in the X direction between the first object 1 surface and the detection unit 11 (12), and xs2 is the The center positions of flymen 1 to marks 5 and 6 of one object blood in the X direction, and ±xsM are the end values of the light receiving area of the detection unit in the X direction.

本実施例では(1) 、 (2) 、 (3)式に基つ
きアライメント用の第1.第2光束の入射条件、アライ
メントマークの配置、アライメン1−マークのサイズ、
および第1.第2光束7.8の結像条件等を適切に設計
することにより、不要回折光7′、8′やエツジ散乱光
からの同時回避を可能としている。
In this embodiment, the first . Incidence conditions for the second beam, arrangement of alignment marks, size of alignment 1-mark,
and 1st. By appropriately designing the imaging conditions of the second light beam 7.8, it is possible to simultaneously avoid unnecessary diffracted light 7', 8' and edge scattered light.

又、本実施例では基準面Tに対して概ね対称な角度で第
1.第2光束7,8を第1物体面上に入射させ、射出光
束を含めた全光路系を概ね対称に構成する方式を採用す
ることにより、第1.第2物体面間の相対傾斜、相対間
隔変動等の要因による検出部への光束の入射位置の変動
を第1.第2光束間で相対的にキャンセル可能なように
設定している。
Further, in this embodiment, the first . By adopting a method in which the second light beams 7 and 8 are incident on the first object plane and the entire optical path system including the exit light beam is configured approximately symmetrically, the first. Changes in the position of incidence of the light beam on the detection unit due to factors such as the relative inclination and relative spacing between the second object plane and the like are determined in the first step. It is set so that it can be canceled relatively between the second beams.

又、第1物体面上のアライメントマーク5.6間の距離
(X方向の計測値)に比べ第2物体面上のアライメント
マーク3.4間の距離(X方向の計測値)を短縮化する
ことかでき、これにより第2物体面の局所的なうねり、
歪などの影響を受は難いように構成している。
Furthermore, the distance between the alignment marks 3.4 on the second object plane (measured value in the X direction) is shortened compared to the distance between the alignment marks 5.6 on the first object plane (measured value in the X direction). As a result, the local waviness of the second object surface,
It is constructed in such a way that it is not easily affected by distortion or the like.

次にアライメントマークに投射する光束のアライメント
マーク商法線に対する投射角度と第1゜第2物体間の位
置ずれ量に対応する検出部面上の光束の入射位置につい
て説明する。
Next, a description will be given of the projection angle of the light beam projected onto the alignment mark with respect to the commercial normal line of the alignment mark, and the incident position of the light beam on the detection unit surface corresponding to the amount of positional deviation between the first and second objects.

以ドアライメントマーク3,4,5.6を各々クレーテ
ィングレンズより構成し、各々クレーティングレンズ3
,4,5.6と称する。又クレーティングレンズ5,3
,6.4の焦点距離を順にf、、第2.f’、1.第4
とする。
The alignment marks 3, 4, and 5.6 are each composed of a crating lens, and each of the alignment marks 3, 4, and 5.
, 4, 5.6. Also, crating lenses 5, 3
, 6.4 focal lengths f, , 2nd . f', 1. Fourth
shall be.

今、第1物体面上のクレーティングレンズ5 (+)中
心位置(光軸位置)を(XMOI 、 :)’MOI 
+ O)とし、クレーティングレンズ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(XMI+yi
i++  ZMI)とおくとZMl= −f I とな
る。
Now, the center position (optical axis position) of the crating lens 5 (+) on the first object plane is (XMOI, :)'MOI
+ O), and the imaging point position of the parallel light beam incident on the crating lens 5 at an angle θ in the XZ plane is (XMI+yi
i++ ZMI), then ZMl=-f I .

方、第2物体上のクレーティングレンズ3の位置ずれ星
がゼロのときの中心位置(光軸位置)を(Xw+、 y
w+、   g)とし、クレーティングレンズ3は(X
M1、 :xMi、   fMn)にある点光源を位置
ずれHlがセロのとき(X sI+ ySl、Z s+
)の位置に結像するものとする。同様にして第1物体1
のクレーティングレンズ6の中心位置(光軸位置)を(
XMO2+ yiio2.  O)とし、クレーティン
グレンズ5と同様に結像点位置を(X M2yv2. 
  fs)とおく。又クレーティングレンズ4の位置ず
れ量かゼロのときの中心位置(光軸位置)を(XW2+
 yw2.  g)としグレーティングレンズ4は(X
M21 XM2.   f:+ )にある点光源を位置
ずれ量がゼロのとき(X S2+ ’/ S2.2 g
2)の位置に結像するものとする。
On the other hand, the center position (optical axis position) when the misaligned star of the crating lens 3 on the second object is zero is (Xw+, y
w+, g), and the crating lens 3 is (X
M1, :xMi, fMn) When Hl is zero (X sI+ ySl, Z s+
). Similarly, the first object 1
The center position (optical axis position) of the crating lens 6 is (
XMO2+ yiio2. O), and similarly to the crating lens 5, the imaging point position is (X M2yv2.
fs). Also, the center position (optical axis position) when the positional deviation amount of the crating lens 4 is zero is (XW2+
yw2. g) The grating lens 4 is (X
M21 XM2. When the positional shift amount of the point light source at f: + is zero (X S2+ '/S2.2 g
Assume that the image is formed at the position 2).

以上のパラメータ設定のもとて第1光束7を形成する(
i、−i、o)次光の第1物体に対する第2物体の位置
ずれ量Δσに対応する第1検出部11而−1−の光量重
心位置の変化をS11とするととなる。
Based on the above parameter settings, the first light beam 7 is formed (
Let S11 be the change in the light intensity center position of the first detection unit 11 -1- corresponding to the positional deviation amount Δσ of the second object with respect to the first object of the i, -i, o)-order light.

同様にして第2光束8を形成する(−1,1゜0)次光
の検出部12而十の光量重心位置の変化をS12とする
と となる。
Similarly, let S12 be the change in the light intensity gravity center position of the detection unit 12 of the (-1, 1°0) order light forming the second light beam 8.

更にレンズの結像特性の一般的関係からXMOi ” 
xMi ” f2+−1tanθ、  (i=32) 
 ”(8)又、XM i + X W iはそれぞれ第
1物体面上のクレーティングレンズと第2物体面上のク
レーティングレンズの主光線に関する偏向角、及びそれ
ぞれの焦点距離で決まる量で ここでζ3−θ−φJ (j=t、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。
Furthermore, from the general relationship of lens imaging characteristics, XMOi ”
xMi” f2+-1tanθ, (i=32)
``(8) Also, XM i + X W i is the amount determined by the deflection angle of the principal ray of the crating lens on the first object plane and the crating lens on the second object plane, respectively, and the focal length of each. ζ3-θ-φJ (j=t, 4) is the deflection angle of each alignment mark with respect to the incident angle θ.

今、第1物体面上のアライメントマークの設定領域の中
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。又θ1−−
02とし対称に光束を入れるものとする。
Now, the origin is the center of the alignment mark setting area on the first object plane, the detection direction of the amount of positional deviation in the alignment mark plane is the X axis, the orthogonal direction is the y axis, and the normal direction of the alignment mark plane is the Z axis. Take the axis. Also θ1--
02, and the luminous flux is symmetrically entered.

検出部は1−記xyz直交沖標系において受光領域の中
心は(o、ys 、Zs )で表わされ、又受光領域は
矩形でそのサイズはX方向にdl、その直交方向にd2
とする。
The detection unit is 1-xyz orthogonal off-shore reference system, and the center of the light receiving area is represented by (o, ys, Zs), and the light receiving area is rectangular and its size is dl in the X direction and d2 in the orthogonal direction.
shall be.

今、(1,、−1,0)次光に着1」シ、(4) 、 
(5)式に(6)式を代入すると第1.第2光束7.8
の光量重心位置の変化S ll+ 312は各々+XM
(II  −fl  tanθ+        −−
−−(4)′”XMO2”  fy  tanθ+  
      ”  (5)′となる。
Now, at the (1,, -1,0) next light, 1''shi, (4),
Substituting equation (6) into equation (5), the first result. Second luminous flux 7.8
The change in the light amount and center of gravity position S ll+ 312 is +XM, respectively.
(II −fl tanθ+ --
--(4)′”XMO2” fy tanθ+
”(5)′.

ここでX軸上の座標原点は第1物体面上のアライメント
マーク5,6間の中点く各アライメントマークの中心間
を結ぶ線分上の中央)としている。
Here, the coordinate origin on the X-axis is set at the midpoint between the alignment marks 5 and 6 on the first object plane (the center on the line segment connecting the centers of each alignment mark).

第4図は本発明の第2実施例の要部概略図であり、第1
図におけるxz断面図に相当している。
FIG. 4 is a schematic diagram of the main parts of the second embodiment of the present invention, and FIG.
This corresponds to the xz sectional view in the figure.

本実施例ては第2物体2面上に設ける2つのアライメン
トマーク3.4を中−の領域に重複して設けている。こ
の他の構成は第1図の第1実施例と略凹しである。
In this embodiment, two alignment marks 3.4 provided on the surface of the second object 2 are provided overlappingly in the middle region. The other configuration is similar to the first embodiment shown in FIG. 1 and is substantially concave.

本実施例では第2物体2の単一の領域に2つのアライメ
ントマーク3.4を重複して設けることにより、アライ
メントマーク3.4の配置領域の局所的な面の傾斜、う
ねりの影響により第1゜第2検出部」−の第1.第2光
束7,8の2つの光束のX方向の相対距離が設計値から
変化するような状況を回避している。
In this embodiment, by providing the two alignment marks 3.4 overlappingly in a single area of the second object 2, the alignment marks 3.4 are arranged in a single area, so that the alignment marks 3.4 are arranged in an area where the alignment marks 3.4 are arranged. 1゜Second detection section''-first. This avoids a situation in which the relative distance in the X direction between the second light beams 7 and 8 changes from the design value.

この他第1実施例に示すような効果は本実施例において
も第1.第2光束7.8の光路設言1を(+) 、 (
2) 、 (3)式に基ついて適切に行うことによりI
F’J様に達成することかできる。
In addition, the same effects as shown in the first embodiment can also be obtained in this embodiment. The optical path Proposition 1 of the second luminous flux 7.8 is (+), (
2), I by performing appropriately based on formula (3)
Mr. F'J can achieve this.

第2実施例では第2物体2面を射出した第1第2九束7
,8の光路かそれぞれ第1物体1 i1’+i +のア
ライメントマーク5,6の領域倶1に斜めに射出するよ
うに構成されている。
In the second embodiment, the first and second nine bundles 7 ejected from the second surface of the second object
.

このような光路が交差する交差光路を用いると本発明者
の多数の光線追跡によるシュミレーションの結果による
と第1.第2物体間の間隔の変動或はアライメント光束
か第1物体面上に照射される際の照射領域の中心位置の
変動などに伴ってノj−しる第1.第2検出部面上の第
1.第2光束7゜8間の相対距離の変動、即ち位置ずれ
計測誤差の発生を良好に抑制することができる。
According to the results of simulations conducted by the present inventors based on a number of ray tracings, when such intersecting optical paths are used, the first. The first. The first on the second detection part surface. Fluctuations in the relative distance between the second light beams 7°8, ie, occurrence of positional deviation measurement errors can be suppressed favorably.

第5図(A)は第1図の第1実施例をプロキシミティ型
″f、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
プ筐体(アライメントヘット筐体)16、ウェハステー
ジ17、位置ずれ(r3号処理部1B、ウェハステージ
駆動制御部19等である。Eは露光光束幅を示す。
FIG. 5(A) shows a configuration diagram of the peripheral portion of the apparatus when the first embodiment of FIG. 1 is applied to a proximity type "f" conductor manufacturing apparatus. Elements not shown in FIG. 2. As a light source 13, collimator lens system (or beam diameter conversion lens) 14, projection light beam bending mirror 15, pickup housing (alignment head housing) 16, wafer stage 17, positional deviation (r3 processing unit 1B, wafer stage drive These are the control unit 19, etc. E indicates the width of the exposure light beam.

本実施例においても第1物体と1)でのマスク】と第2
物体としてのウェハ2の相対位置ずれ量の検j11は第
1実/Ih例で説明したのと同扛にして行われる。
Also in this example, the first object, the mask in 1)] and the second object
The detection j11 of the amount of relative positional deviation of the wafer 2 as an object is performed in the same manner as explained in the first practical example.

尚、本実施例において(i7装置わせを行う手順として
は、例えば次の方法を採ることかできる。
In this embodiment, for example, the following method can be adopted as a procedure for performing i7 device integration.

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。
The first method is the detection surface 11a of the detection unit 11.12 for the amount of positional deviation Δσ between the two objects.

12bトでの光束重心ずれM″Δδの信号を得、信号処
理部18で+li心ずれ121号から双方の物体間との
位置ずれ(1ニーΔ0を求め、そのときの位置ずれ量Δ
0に相当する量たけステージ駆動制御部19でウェハス
テーシェフを移動させる。
12b is obtained, and the signal processing unit 18 calculates the positional deviation (1 knee Δ0) between both objects from the +li center deviation No. 121, and calculates the positional deviation amount Δ0 at that time.
The stage drive control unit 19 moves the wafer steak chef by an amount corresponding to 0.

第2の方法としては検出部11.12からの13号から
位置ずれ量Δ0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でウェハステージ
17を移動させて位置ずれ量Δσか許容範囲内になるま
で繰り返して行う。
As a second method, the signal processing unit 18 determines the direction in which the positional deviation amount Δ0 is canceled from the No. 13 from the detection unit 11.12, and the stage drive control unit 19 moves the wafer stage 17 in that direction to correct the positional deviation amount Repeat this until Δσ is within the allowable range.

以1−の117置合わせ手順のフローチャーl〜を、そ
れぞれ第5図(B)、(C)に示す。
Flowcharts 1 to 117 of the following 1-1 alignment procedure are shown in FIGS. 5(B) and 5(C), respectively.

本実施例では第5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
1.1,12て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. 5(A), the light beam from the light source 13 is directed from the outside of the exposure light beam to the alignment mark 5.
The position of the incident light beam is detected by detecting the diffracted light incident on the exposure light beam 6 and emitted from the alignment mark 3.4 to the outside of the exposure light beam by detection units 1.1 and 12 provided outside the exposure light beam.

このような構成でピックアップ筐体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, it is possible to realize a system in which the pickup housing 16 does not require a retracting operation during exposure.

〈発明の効果〉 本発明によれば第1物体と第2物体との相対的位置ずれ
を検出する際、前述の如< (+)、(2)、(3)式
の条件を満足するようにアライメント用の2つの光束の
第1物体面上への入射角度や入射方向そしてアライメン
トマークの配置や寸法等を設定することにより、 (イ)イ、1号光としての所定次数の回折光以外の回折
次数の光束が検出部の受光領域上に到達、集光すること
を回避することができる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, when detecting the relative positional deviation between the first object and the second object, the conditions of the above-mentioned expressions < (+), (2), and (3) are satisfied. By setting the incident angle and direction of the two light beams for alignment onto the first object plane, and the arrangement and dimensions of the alignment mark, (a) B. Diffracted light of a predetermined order as the No. 1 light is set. It is possible to prevent the light flux of the diffraction order from reaching and converging on the light receiving area of the detection unit.

(ロ)物体面上の回路パターンなどからのエツジ散乱光
が検出部の受光領域に到達することを回避することかで
きる。
(b) Edge scattered light from a circuit pattern on the object surface can be prevented from reaching the light receiving area of the detection section.

(ハ)第1.第2物体間の間隔変動、相対面傾斜及び位
置ずれ検出方向と垂直な方向での相対位置変動に伴って
発生する位置ずれ計測誤差を抑制することかできる。
(c) 1st. It is possible to suppress positional deviation measurement errors that occur due to distance fluctuations between the second objects, relative surface inclinations, and relative positional fluctuations in a direction perpendicular to the positional deviation detection direction.

等の特徴を存した位置検出装置を達成することができる
A position detection device having the following characteristics can be achieved.

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

第1図は本発明の第1実施例の要部斜視図、第2図は第
1図のxz断面図、第3図は第1図のxy断面図、第4
図は本発明の第2実7iK例の要部概略図、第5図(A
)は第1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5図(B)、(C)は第
5図(A)の計測制御のフローチャート図、第6図は従
来の位置検出装置の要部概略図、第7図は(t、−1o
)次光と(0,−1,1)次光の説明図てある。 図中、1は第1物体(マスク)、2は第2物体(ウェハ
)、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はウェハスクライブライ
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−516はフライメン1〜ヘツi〜筺体、1
8はイ、j号処理部、19はウェハステージ駆動制御部
である。
FIG. 1 is a perspective view of essential parts of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an xz sectional view of FIG. 1, FIG. 3 is an xy sectional view of FIG.
The figure is a schematic diagram of the main parts of the second practical 7iK example of the present invention, and Figure 5 (A
) is a schematic diagram of the main parts in which the first embodiment of FIG. 1 is applied to a proximity type semiconductor manufacturing apparatus, FIGS. Figure 6 is a schematic diagram of the main parts of a conventional position detection device, and Figure 7 is a (t, -1o
)-order light and (0, -1, 1)-order light. In the figure, 1 is the first object (mask), 2 is the second object (wafer), 3, 4, and 5.6 are alignment marks, and 7.8
are the first. 2nd signal beam; 9, wafer scribe line; 10, mask scribe line; 11.12, detection unit; 13, light source; 14, collimator lens system; 15, half mirror;
Reference numeral 8 indicates a processing section A and j, and reference numeral 19 indicates a wafer stage drive control section.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対向配置した第1物体と第2物体との相対的位置
ずれを検出する際、該第1物体面上に波面変換作用をす
る2つのアライメントマークA1、A2を設け、該第2
物体面に波面変換作用をする2つのアライメントマーク
B1、B2を設け、投光手段からの光束を該第1物体面
法線と位置ずれ検出方向と直交する方向とで形成される
基準平面を境にして一方の側から該第1物体面上に斜入
射させ、該アライメントマークA1と該アライメントマ
ークB1で各々波面変換作用を受けた第1光束と該投光
手段からの光束を該基準平面を境に他方の側から該第1
物体面上に斜入射させ、該アライメントマークA2と該
アライメントマークB2で各々波面変換作用を受けた第
2光束とを各々所定面上に導光し、該所定面上における
該第1光束と第2光束の入射位置を検出手段で検出し、
該検出手段からの出力信号を用いて該第1物体と第2物
体の相対的位置ずれを検出するようにしたことを特徴と
する位置検出装置。
(1) When detecting a relative positional shift between a first object and a second object that are arranged opposite to each other, two alignment marks A1 and A2 that perform a wavefront conversion action are provided on the first object surface, and the second
Two alignment marks B1 and B2 that perform a wavefront conversion effect are provided on the object surface, and the light beam from the light projecting means is aligned with a reference plane formed by the normal to the first object surface and a direction perpendicular to the positional deviation detection direction. The first light beam and the light beam from the light projecting means are made obliquely incident on the first object surface from one side, and the first light beam and the light beam from the light projecting means are subjected to a wavefront conversion effect at the alignment mark A1 and the alignment mark B1, respectively, and the reference plane is from the other side to the border
A second beam of light is made obliquely incident on the object surface, and the second beam of light is subjected to a wavefront conversion effect at the alignment mark A2 and the alignment mark B2, respectively, and guided onto a predetermined surface, and the first beam of light and the second beam on the predetermined surface are The incident position of the two light beams is detected by a detection means,
A position detection device characterized in that a relative positional shift between the first object and the second object is detected using an output signal from the detection means.
(2)前記第1物体面上の2つのアライメントマークA
1、A2は位置ずれ検出方向に所定量分離して形成され
ており、該2つのアライメントマークA1、A2に入射
する前記投光手段からの光束の入射角度は各々のアライ
メントマーク面上からの正反射光が該第1物体面を射出
後、互いに交差しないように設定されていることを特徴
とする請求項1記載の位置検出装置。
(2) Two alignment marks A on the first object plane
1 and A2 are formed separated by a predetermined amount in the positional deviation detection direction, and the incident angle of the light beam from the light projecting means that enters the two alignment marks A1 and A2 is equal to the angle of incidence from the surface of each alignment mark. 2. The position detection device according to claim 1, wherein the reflected light beams are set so as not to intersect with each other after exiting the first object surface.
(3)前記第1、第2光束はいずれも前記アライメント
マークで結像作用を受け、該第1光束の光路と該第2光
束の光路の前記第1物体面上への射影軌跡が互いに交差
するように2つの光束の入射方向、入射角度、各アライ
メントマークのパターン形状、配置等の各要素が設定さ
れていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置
(3) Both the first and second light beams are subjected to an imaging action at the alignment mark, and the projection trajectories of the optical path of the first light beam and the optical path of the second light beam onto the first object plane intersect with each other. 2. The position detection device according to claim 1, wherein elements such as the direction of incidence of the two light beams, the angle of incidence, and the pattern shape and arrangement of each alignment mark are set so as to achieve the following.
(4)前記第1物体面上の2つのアライメントマークA
1、A2で結像作用を受けた第1光束と第2光束の主光
線の射出角度が該第1物体面上の2つのアライメントマ
ークA1、A2の位置ずれ検出方向を含む所定面内で入
射角度から偏向していることを特徴とする請求項2記載
の位置検出装置。
(4) Two alignment marks A on the first object plane
1. The emission angle of the principal rays of the first and second light beams subjected to the imaging action at A2 is incident within a predetermined plane that includes the positional deviation detection direction of the two alignment marks A1 and A2 on the first object surface. 3. The position detecting device according to claim 2, wherein the position detecting device is deflected from an angle.
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