JPH04148812A - Position detecting apparatus - Google Patents

Position detecting apparatus

Info

Publication number
JPH04148812A
JPH04148812A JP2272928A JP27292890A JPH04148812A JP H04148812 A JPH04148812 A JP H04148812A JP 2272928 A JP2272928 A JP 2272928A JP 27292890 A JP27292890 A JP 27292890A JP H04148812 A JPH04148812 A JP H04148812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
alignment mark
positional deviation
detection
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2272928A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Matsugi
優和 真継
Kenji Saito
謙治 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2272928A priority Critical patent/JPH04148812A/en
Priority to EP91303846A priority patent/EP0455443B1/en
Priority to DE69128164T priority patent/DE69128164T2/en
Publication of JPH04148812A publication Critical patent/JPH04148812A/en
Priority to US08/242,066 priority patent/US5481363A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 detect the amount of the relative position between a first object and a second object in high accuracy by adequately setting the arrangement of alignment marks which are provided on the surfaces of two objects. CONSTITUTION:Two alignment marks 5 and 6 are arranged along the detecting direction of position deviation on the surface of a first object 1. Two alignment marks 3 and 4 on the surface of a second object are arranged in the regions which are separated from the regions of the surface of the second object 2 on which two marks 5 and 6 on the surface of the first object 1 are projected by the specified amounts in the direction perpendicular to the position-deviation detecting direction. Luminous fluxes 7 and 8 are cast onto the marks 5 and 6 at specified angles and then transmitted and diffracted. The luminous fluxes are further reflected and diffracted at the marks 3 and 4 and cast onto detecting parts 11 and 12. Then, the positions of the centers of gravity of the luminous fluxes 7 and 8 which are cast on the surfaces of the detecting parts 11 and 12 are detected. The output signals from the detecting parts 11 and 12 are utilized, and the position deviation is detected.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は位置検出装置に関し、例えば’r=導体素r製
造用の露光装置において、マスクやレチクル(以ト−「
マスクJという。)等の第1物体而1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物体而り二に
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
1dを求め、双方のイ!7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。 (従来の技術) 従来より゛F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セ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
ける位置合わせに調いては、゛r、導体素了素子集積化
の為に、例えばサブミクロン以トの位置合わせ精度をイ
1するものか要求されている。 多くの位置検出装置においては、マスク及びウェハ血1
−に(、冒6合わせ川の所謂アライメントマークを設け
、それらよりマ!すられる(、i7置情報を利用して、
双方のアライメン1〜を行っている。このときのアライ
メン1〜方法としては、例えば双方のアライメントマー
クのずれ甲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4037969号や米田特許第45185
8−υや特開昭56−1570:II 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(i’7置を検出すること等により行つている。 般にゾーンプレー1〜を利用したアライメント方イJN
は、即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粒度の
アライメントが出来る特長かある。 第6図はゾーンプレー1・を利用した従来の位置検出装
置の概略図である。 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−本体115にマスクチャック1
16を介して支持している。本体115上部にアライメ
ントヘット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1.b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。 光源110から出射された光束は投光レンズ系111に
より7行児となり、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、人射
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。 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前
1]91−へ結像する凸面鏡の作用(発散作用)を持っ
ている。 このときウェ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M
Mを通過する際、レンズ作用を受けずに0次光として透
過し検出前119−、I=に集光してくるものである。 ここでマスクMのアライメントマークMMでn次の回折
作用を受け、ウェハWのアライメンI・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1次の回折作用を受けた光束を以下、便宜
上(m、 n、 fl、)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6 同図の417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(+
’/置ずれり」ΔOWに対して検出前1191に人射す
る光束の人Q、I(1′7置(光Diの1
(Industrial Application Field) The present invention relates to a position detection device, and is used, for example, in an exposure device for manufacturing a conductive element r, such as a mask or a reticle (hereinafter referred to as "r").
It's called Mask J. ) When a fine electronic circuit pattern formed on a first object 1 such as a wafer is transferred by exposure to a second object 2 such as a wafer, the relative positional deviation 1d between the mask and the wafer is determined and stomach! The present invention relates to a position detection device suitable for performing positioning (alignment). (Prior Art) Conventionally, in exposure apparatuses for manufacturing F conductor elements, relative alignment between a mask and a wafer has been an important element for improving performance. In particular, with regard to alignment in recent exposure apparatuses, alignment accuracy of, for example, submicron or less is required due to the integration of conductive elements. In many position sensing devices, the mask and wafer blood 1
- (, set the so-called alignment marks of the 6-point river, and are masked from them (, using the i7 location information,
Alignment 1~ is being performed on both sides. In this case, the alignment method 1 may include, for example, detecting the deviation of both alignment marks by performing image processing, or using U.S. Pat.
As proposed in 8-υ and Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-1570: II, a zone plate is used as an alignment mark, a beam of light is irradiated onto the zone plate, and at this time, the beam emitted from the zone plate is placed on a predetermined surface. This is done by detecting the focal point (i'7 position, etc.).Generally, alignment method using zone play 1~
Compared to methods using immediate alignment marks, this method has the advantage of being able to achieve relatively high-grain alignment without being affected by alignment mark defects. FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional position detection device using Zone Play 1. In the figure, a mask M is attached to a membrane 117, and is attached to a mask chuck 1 on an aligner body 115.
16. An alignment head 114 is arranged above the main body 115. 1. Aligning the mask M and wafer W. In b, a mask alignment mark MM and a wafer alignment mark WM are printed on the mask M and the wafer W, respectively. The light beam emitted from the light source 110 is converted into seven lines by the projection lens system 111, passes through the half mirror 112, and enters 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 be condensed onto a point Q. Further, the wafer alignment mark WM has a convex mirror function (divergent function) that reflects and diffracts the light condensed to the convergence point Q by the reflective zone plate and forms an image on the pre-detection point 1]91-. At this time, the signal light flux that has undergone the first-order reflection and diffraction effect at the wafer alignment mark WM is reflected at the mask alignment mark M.
When passing through M, it is transmitted as zero-order light without being subjected to lens action, and is focused at 119-, I= before detection. Here, the alignment mark MM of the mask M receives an n-order diffraction effect, and the alignment mark WM of the wafer W receives an n-th order diffraction effect.
Hereinafter, for convenience, the light beam that is subjected to the next reflection diffraction effect and then subjected to the first-order diffraction effect again at the alignment mark MM of the mask M will be referred to as (m, n, fl,)-order light. Therefore, the above-mentioned light flux becomes a signal light flux of (1, -1°0) order light.6 In the 417-position detection device shown in the figure, if the wafer W is misaligned by a predetermined amount relative to the mask M, That(+
'/misalignment' ΔOW, the light flux irradiated by the person at 1191 before detection, Q, I (1'7 position (1 of light Di)

【心位置)か
ずれてくる。このときの検出面119十のずれii(Δ
δWと位置ずれにΔσWとは 定の関係かあり、このと
きの検出面119十のずれ晴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最ΔOWを
検出している。 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からウェハ2まての距離をaW、ウェハWから検
出面119まての距離bWとしたとき検出面1191−
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)倍に位置ずれ量が拡大さ
れる。この(bw/ a w−1)か位置ずれ検出倍率
となる。 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1jl−かない
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輻:を検出面1
19で検出し、このときの値ΔδWを用いて(a)式よ
りイI′装置ずれJl;Δ0を求めている。 (発明か解決しようとする問題点) 般に第6図に示す4☆置検出装置では検出面119十に
は(1,−1,O)次兄の他に回折次数の穴なる(0.
−1.1)次光か略々集光する場合かある。 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、ウェハW1.のアラ
イメントマーク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−″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1
19に略々集光する場合がある。 第7図はこのときの(1,−1,O)次光と(0,−1
,1)次光の伝幡の様r−を模式的に示した説明図であ
る。 ここで一般には(1,−1,0)次光と(0゜1.1)
次兄とではマスクとウェハ間の相対位置ずれ]11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
の入射装置として検出面1】9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か0ベ
クトルになる点く以ト(光束の〉重心と1111ふ)を
検出すると、信号光束としての(1,−1,O)次光以
外に(0,−1,,1)次兄の!2v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
い位置ずれ星の検出ができない場合かあった。 (1,−1,O)次光と(0,−1,1)次兄の光強度
比関係が常時ある程度一定植に保たれるならば、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4Q置
ずれ検出倍率として位置ずれ検出を行う方法もある。 この場合、それぞれの光束の光強度比かレジスト膜厚の
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かある場
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1−一タルな位置
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。 本発明はこのような対象とするイリ;号光束である(m
、n、Q)次光に対して検出誤差要因となる(m′、n
′、、M′)次光、(イI−j l、、m ≠m又はn
′≠n又は℃′≠℃)の悪影響を効果的に防11−シ、
高都度な位置ずれ)−の検出か”J fit:な位置検
出装置の提供を1.1的とする。 (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
物体との相対的な位置ずれを検出する際、該第1物体而
りに波面変換作用をするアライメントマークAIを設け
、該第2物体面上に波面変換作用をするアライメントマ
ークB1を該第1物体面上のアライメントマークA1を
第2物体面上に射影した領域から位置ずれ検出方向と略
直交する方向に所定針端れた領域に設け、投光手段から
の光束な慈第1物体面上に斜め方向から入射させ愚弟1
物体面上のアライメントマークA1と該第2物体面上の
アライメントマークB1で波面変換作用を受けた光束を
所定面上に導光し、該所定1rii t−における該光
束の入射位置を検出1段で検出し、該検出手段からの出
力信号を利用して位置ずれ検出を行ったことを特徴とし
ている。 又本発明では、対向配置した第1物体と第2物体との相
対的な位置ずれを検出する際、該第1物体向上に波面変
換作用をする2つのアライメントマークA1.A2を位
置ずれ検出方向に沿って設け、該第2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を該第1物体面
一1−の2つのアライメントマークA1、A2を第2物
体面一トに射影した領域から位置ずれ検出方向と略直交
する方向に所定量離れた領域に位置ずれ検出方向に沿っ
て設け、投光手段からの光束のうち該第1物体面上のア
ライメントマークA1と該第2物体而」=のアライメン
トマークB1で各々波面変換作用を受けた第1光束と、
該第1物体面」−のアライメントマークA2と該第2物
体而」−の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、詠所定面
子における該第1光束と第2光束の入射位置を各々検出
手段で検出し、該検出手段からの出力信号を利用して位
置ずれ検出を行ったことを特徴としている。 そして本発明では、前記アライメントマークA1、A2
.B1.B2はいずれも位置ずれ検出力向にのみ結像作
用を4+する物理光学素Y−より成っていることを’f
、’j徴としている。 例えば即ち、本発明は物体面Aと物体面Bを位置合わせ
ずべき第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イj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
形成する。 このとき第2物体面上02つのアライメントマークB1
.、B2を配置する領域を第1物体面上エ 2 の2つのアライメントマークA1.A2を第2物体而ト
に射影した領域から位置ずれ検出方向と略直交する方向
に所定量離れた領域とし、この領域に位置ずれ検出方向
に沿って設けている。 そして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。 ここて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か、便宜1−光束重心として光強
度か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、このとき生しる回J7
?光をアライヌン(・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イ、τ5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、、e)次光に対して検出誤差要因となる
(m′、n′、f1′)次光が検出部に入射し、悪影響
を及ぼさないように各要素を設定している。 この他本発明では第1検出部に入用する光束の重心イ1
装置と第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.Bl、B2を
設定している。 (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図の一部分を展開した説明図、第3図は第1図のX方
向から見たときの断面説明図である。 図中、1は物体面Aに相当する第1物体て例えばマスク
である。2は物体面Bに相当する第2物体てあり、例え
ばウェハである。同図では第1物体1と第2物体2との
相対的な位置ずれ星を検出する場合を示している。 第1図では第1物体1を通過し、第2物体2て反射した
光が回度第1物体1を通過する為、第1物体1か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イ6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。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。 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等の波面変換作用
を有する光学部材より成っている。 第1物体1面上2つのアライメントマーク5゜6は位置
ずれ検出方向(X方向)に沿って配置されている。第2
物体2面上の2つのアライメントマーク3,4は第1物
体1面上の2つのアライメントマーク5,6を第2物体
2面Fに射影した領域から位置ずれ検出力向と直交する
方向(X方向)に所定は離れた領域に例えば互いに重な
らない領域に位置ずれ検出方向に沿って配置されている
。 アライメントマーク3,4.5.6はいずれも位置ずれ
検出方向(X方向)に結像作用をする。 例えばシリンドリカルパワーを有するグレーティングレ
ンズより成っている。尚、X方向については特に結像作
用を有していてもイ]シていなくても良い。 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1〜用の第1.第2信号光束を示す。尚、7′、8′
(不図示)を面述した各々第1.第2信号光束7,8に
対応する検出誤差要因となる所定次数の回折光束として
取扱うことにする。 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)次兄、光束7′は(
0,−1,1)次光、光束8′は(o、i、−i)次兄
となっている。 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次兄〇CD等か
ら成り、素子の配列方向はX軸方向に致している。 第1信号光束7と第2信号光束8の光学的作用は略凹し
であり、またその取扱いも略凹しであるので、以下は第
1信号光束7が通過する各要素を中心に説明する。 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りとする。物体工と第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f、、l+f、、2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S、、S2とする。尚、第1物体
1に人射するアライメント光束7,8は便宜ト平面波と
し、符号は図中に示す通りとする。 信号光束重心の変位量81及びS2はアライメントマー
ク5及び6の焦点F、、F、とアライメントマーク3,
40光軸中心を結ぶ直線■、1゜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
芥イ1−分光束重心の変位量Sl、32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て達成している。 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、H,−Noレーザー、A、レ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。 第1図に示すように本実り色例ては(i、−+、。 0)次光としての光束7と(−i、+、、o)次光とし
ての光束8は各々マスク1而」−のアライメントマーク
5.6に所定の角度て入射した後、透過回折し、更にウ
ェハ2面一1土のフライメン1〜マーク3,4で反射回
折lノ、検出部1.1.12に入射する。又(0,−1
,1)次光としての光束7′と(0,1,−1)次兄と
しての光束8′はマスク1面上のフライメン1〜マーク
5,6を0次で透過した後、ウェハ2血上のアライメン
トマーク3゜4で反射回折し、次いでマスク1血上のア
ライメントマーク5.6で透過回折し検出部11.12
近傍に入射している。 本実施例では検出部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1.1.
12からの出力信号を利用してマスク1とウェハ2につ
いて位置ずれ検出を′Ijっている。 今、位置ずれ検出方向をX方向とし、第1物体而法線を
Z方向、x、zに直交する方向をX方向にとる右手系、
直交座標系において、アライメントマーク光としての光
束の第1物体1面への入射角としてyz面内の入射角度
をθとする。 このとき位置ずれ検出方向(X方向)と直交するX方向
でのアライメントマークの配置はプリアライメント後の
位置ずれ計測範囲で第3図に示すように第1物体1面上
のアライメントマーク56を透過した0次光か第2物体
2面上のアライメントマーク3,4に到達しないように
第2物体2面上のアライメントマーク3.4を常に第1
物体面1−のアライメントマーク5.6に対して(ff
置ずれ検出方向と直交方向、即ちX方向に中心′位置か
所定値dyずれるように設定している。距離dyは各ア
ライメントマークのX方向の幅と一1記人射角θによっ
て決めるべきパラメータで本実施例では従来例において
問題となっていた。(11,0〉次回折光7と(0,−
1,1)次回折光7′の同時発生を抑止しく1.−1.
O)次光のみ検出面に到達するように距離dyを決めて
いる。 其体的には第3図において第1物体1而を0次で透過し
た光束のうち第2物体2面一1−のアライメントマーク
3.4のyz断面内の+y側エツジeの近傍において一
1次で回折した光束が第1物体1血トのアライメントマ
ーク5.6の領域に人りこまないような条件より111
r li!i d、を求めればよい 即ち、第1物体と第2物体面上のアライメントマーク5
,3のX方向の幅をそれぞれWy。 WyW、又第1物体と第2物体面上のアライメントマー
ク5.:M)X方向の中心位置をそれぞれ’10.”l
o’、第1物体と第2物体面上のアライメントマークの
X方向のピッチ(一定)をPM。 Pwとおくと、−1−記アライメン1〜マークのエツジ
の位置eは e = !10″+ 0.5Wyw、、 、、 ・、 
(])であり、求めるへき条件は、 yoM−0,5WyM> c + gl、anφ ・−
−−−−(2)となる。 ここにφは上記−1次回折光の第2物体面法線に対する
yz面内射出角であり、回折条イ′:、P、(sinθ
+sinφ) = λ          ・・ ・・
 ・・ (3)より求めることができる。 17(i 庫) d、は定義よりd y = yo’ 
−yo’で5−えられるから(]) 、 (2)式より
距1IilIdyに関する条件式は d、>0.5(W、M十wy″)+gtanφとなる。 いま信置ずれi+tΔσの31測範1川かX方向とX方
向ともに C,<   Δσ  <   e 1(c: 1> 0
)   ・・(/l)とすると十記距聞1d、も d、。 −e、  <   d、   <   d、。  +  6 (=(5)のように変化する。ここにdy
QはΔa=0のときの値でd、O≠0である。 従って位置ずれ屓計測範囲内において成Aγする条件式
は dy > 0.5(WyM+Wyw) 十gjanφ+
Δσ・・・・・・ (2)′ 本実施例ては (2) ′、 II)式て′j、えられ
る条件式を満足するようにアライメントマークの配置を
決めることにより(1,−1,O)次光のみ検出部で受
光することができるようにし、(0,−11)次光との
クロストークを回避している。 第4図(A)は第1図の第1実施例をプロキシミディ型
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1図に示さなかった要素として光f
A13、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(アライメントマーク1く筺体)16、ウェハステ
ージ17、位置ずれ信号処理部18、ウェハステージ駆
動制御部19笠である。Eは露光光束幅を示す。 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
体としてのウェハ2の相対装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。 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。 第1の方法としては2つの物体間の位置ずれ]讐1Δσ
に対する検出部11.12の検出部11a。 12b1−での光束重心ずれ量Δδの(Tj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Δ0を求め、そのときの位置ずれけΔσに相当す
る量たけステージ駆動制御部19でウェハステージ17
を移動させる。 第2の方法としては検出部11.12からの信号から位
置ずれに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1
7を移動させて位置ずれ【ロモΔσが許容範囲内になる
まで縁り返して行う。 以上の位置合わせ毛111nのフローヂャートを、それ
ぞれ第4図(B)、(C)に示す。 本実施例では第4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に入用し、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で受光して入射光束の位置検出を行ってい
る。 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其現化できる。 第5図は本発明の第2実施例の要部概略図であり、第1
図においてX方向から見たときの断面図に相当している
。 本実施例ではX方向の位置ずれを検出するアライメント
用の光束7として(0,−1,1)次光のみを検出部1
jで、又アライメン1〜用の光束8として(0,1,−
1)次光のみを検出部12で検出するように光束の入射
角及びyz面内でのアライメントマーク3,4,5.6
を適切に配置している。 各アライメントマーク3,4,5.6はX方向にのみ結
像作用を有している。 本実施例においてアライメント用の光束7(8)を投光
手段によりyz面内で所定の角度でマスク1面に斜入射
している。同図ではマスク1而1のアライメントマーク
5〈6)のイをン+しない領域に入射させている。そし
てマスク1を通過した(0次透過した)光束をウェハ2
面上のアライメンI・マーク3(4)で反射回折させ、
次いでマスク1面上のアライメントマーク5(6)で回
折した光束7(8)を検出部11(12)で検出してい
る。 このとき投光手段からの光束かマスク1面上のアライメ
ントマーク5(6)に入射し、+1次で回折した光束か
ウェハ2而」−のアライメントマク3(4)か形成され
ている領域に入射しないように入射角θ及びyz面内で
芥アライメントマーク3.5 (4,6)の配置を設定
している。 このような条件は第1実施例と同様のパラメータ表記を
用いると、以−トの方程式を連立することにより求める
ことかできる、。 c ′+ gjanζ< yo″−1T5W、W・・・
・(li)c′=yoM+05WyM・・・・・・・・
(7)1”M(sinθ 4810ζ)・^   ・・
・・・・・・(8)(fi)、(7)式よりイー装置ず
れ1,1セロでのdy=Y。 Yo″の満たすべき条イノ1ば dy <   −0,5(W、M +W、町 −)HL
anζイ)7置ずれ、;1測範囲を第1実bM例と同様
に(4)式で定義すると(4)式の範囲で距離dyの満
たすべき条件は dy<−0,5(Wy″+−W、″)−zLanζ −
61・・(9)となる。 (11)式に基ついて各物体面1−のアライメントマー
クの配置をやめ設定しておくことにより、(o、−i、
i)次回杭先のみを位置ずれ信号光束として検出部で検
出することが0f能となる。 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ニへ間の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りだか、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
ウニへ間の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林に適用できる
ものである。 (発明の効果) 本発明によれば以トのように相対的な位置検出を行う2
つの物体面上に設けるアライメントマークの配置を適切
に設定することにより、対称とする信号光である(m、
n、、Q)次兄に対して検出誤差要因となる(m′、y
+′、w′)次兄の影響を排除すると共にクロストーク
に伴う位置ずれ検出精度の劣化を回避し、第1物体と第
2物体との相対的な位置ずれ量を高績度に検出すること
のできる位置検出装置を達成することかてきる。
[Heart position] is shifting. At this time, the deviation of the detection surface 1190 ii (Δ
There is a constant relationship between δW and positional deviation ΔσW, and by detecting the maximum deviation ΔδW of the detection surface 1190 at this time, the maximum relative positional deviation ΔOW between the mask M and the wafer W is detected. As shown in the figure, when the distance from the condensing position Q of the signal beam emitted from the mask M to the wafer 2 is aW, and the distance from the wafer W to the detection surface 119 is bW, the detection surface 1191-
The positional deviation amount ΔδW is as follows. As is clear from equation (a), the amount of positional deviation is expanded by a factor of (b w / a wl). This (bw/a w-1) is the positional deviation detection magnification. In addition, in the apparatus shown in the same figure, the incident position (reference position) of the signal light beam when there is no positional deviation of 1 jl-1 between the mask and the wafer is generally used as a reference after a test firing etc. is performed after the mask M is fixed, and this position and the actual light flux are Deviation from the incident position of radiation: detection surface 1
19, and using the value ΔδW at this time, I′ device deviation Jl; Δ0 is determined from equation (a). (Problems to be Solved by the Invention) Generally, in the 4☆ position detection device shown in FIG. 6, the detection surface 1190 has holes of diffraction orders (0.
-1.1) There are cases where the secondary light is almost condensed. For example, after being incident on the alignment mark MM on the mask M, this is transmitted as the 0th order diffracted light, and the wafer W1. At the alignment mark WM of the mask, it is first reflected and diffracted in the 1st order and is affected by concave power (divergence), and then at the alignment mark MM of the mask Ml-'', it is transmitted and diffracted in the -1st order, resulting in convex power (
The (0.-1.1) order light that has been affected by
In some cases, the light is almost focused on 19. Figure 7 shows the (1, -1, O) order light and (0, -1
, 1) is an explanatory diagram schematically showing the propagation mode r- of the next light. Here, in general, (1, -1, 0) order light and (0°1.1)
The detection magnification of the amount of movement of the incident position with respect to the relative positional deviation between the mask and the wafer] 11 is different between the second and second brother. For this reason, within the detection surface 1]9 as an incident device for the luminous flux, when the position vector from each point on the detection surface multiplied by the light intensity at that point is integrated over the entire detection surface, the integral value is When detecting the point (center of gravity of the luminous flux and 1111) that becomes a 0 vector, in addition to the (1, -1, O) order light as the signal light flux, the (0, -1,, 1) second order light is detected. ! I received 2v,
Alternatively, there were cases in which misaligned stars could not be detected correctly even if equation (a) was used due to the deterioration of the S/N ratio. If the light intensity ratio relationship between the (1, -1, O) order light and the (0, -1,1) order light is always kept constant to some extent, the light formed by these two light beams on the detection surface 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 4Q positional deviation detection magnification. In this case, the light intensity ratio of each light beam, wafer process factors such as variations in resist film thickness, or variations in the position between the alignment objects in the direction perpendicular to the positional deviation detection direction, if any, will change. As a result, the problem is that the 1-tal positional deviation detection magnification of the (1, -1, O)-order light and the (0, -1°1)-order light changes, resulting in a positional deviation detection error. there were. The present invention targets such a luminous flux (m
, n, Q)-order light becomes a detection error factor (m', n
',,M') order light, (I-j l,,m ≠m or n
'≠n or ℃'≠℃) 11-shi,
1.1 Objective: To provide a position detection device that detects "J fit" (positional deviations that occur frequently). (Means for solving the problem) The position detection device of the present invention provides a 1 object and 2nd
When detecting a relative positional deviation with an object, an alignment mark AI that performs a wavefront conversion action is provided on the first object surface, and an alignment mark B1 that performs a wavefront conversion action is provided on the second object surface. The alignment mark A1 on the object plane is provided in a predetermined end area in a direction substantially perpendicular to the positional deviation detection direction from the area projected onto the second object plane, and the light beam from the light projecting means is placed on the first object plane. incident from an oblique direction
A light beam subjected to a wavefront conversion effect by the alignment mark A1 on the object surface and the alignment mark B1 on the second object surface is guided onto a predetermined surface, and the incident position of the light beam at the predetermined 1rii t- is detected in one step. It is characterized in that the positional deviation is detected using the output signal from the detection means. Further, in the present invention, 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. A2 is provided along the positional deviation detection direction, and two alignment marks that perform a wavefront conversion action are provided on the second object surface. The alignment mark A1 on the first object surface is provided along the positional deviation detection direction in an area a predetermined distance away from the area projected on the first object surface in a direction substantially orthogonal to the positional deviation detection direction. a first beam of light each subjected to a wavefront conversion action at the alignment mark B1 of the second object;
The alignment mark A2 of the first object surface and the second light beam subjected to the wavefront conversion action by the alignment mark B2 of the second object surface are respectively guided onto a predetermined surface, and the alignment mark B2 of the second object surface is guided onto a predetermined surface. The present invention is characterized in that the incident positions of the first light beam and the second light beam are detected by respective detection means, and positional deviations are detected using output signals from the detection means. In the present invention, the alignment marks A1, A2
.. B1. It is noted that B2 consists of a physical optical element Y- which has an imaging effect of 4+ only in the direction of the positional deviation detection force.
, 'j'. For example, in the present invention, when object plane A and object plane B are a first object and a second object that should not be aligned, the object plane A is provided with first and second signal signals that function as physical optical elements. A first lens that forms alignment marks A1 and A2 and also functions as a physical optical element on the object plane B.
And alignment marks 81 and B2 for the second signal are formed. At this time, two alignment marks B1 on the second object plane
.. , B2 are arranged by two alignment marks A1., B2 on the first object plane. A2 is a region that is a predetermined distance away from the region projected onto the second object in a direction substantially perpendicular to the positional deviation detection direction, and is provided in this region along the positional deviation detection direction. Then, a beam of light 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. Here, the center of gravity of the light flux is the point in the light receiving area where the integral value becomes 0 vector when the position vector of each point in the receiving light is multiplied by the light intensity of that point over the entire surface of the receiving surface. For convenience 1, a point at which the light intensity is at its peak may be used as the center of gravity of the light flux. Similarly, when the light beam is made incident on the alignment mark A2, the resulting rotation J7
? The light is incident on the alignment mark B2, and the center of gravity of the light beam on the incident surface of the diffracted light from the alignment mark B2 is detected by the second detection unit as the incident position of the second A and τ5 light beams.Then, the first and second detection Positioning of object plane A and object plane B is performed using the two position information from the parts. At this time, (m', n', Each element is set so that the f1') order light enters the detection section and does not have an adverse effect.In addition, in the present invention, the center of gravity of the light beam entering the first detection section is
The center of gravity of the light beam incident on the device and the second detection unit is on the object plane A.
The alignment marks A1, A2 . Bl and B2 are set. (Example) Fig. 1 is a perspective view of the main part of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of a part of Fig. 1 developed, and Fig. 3 is when viewed from the X direction of Fig. 1. FIG. In the figure, 1 is a first object corresponding to the object plane A, for example, a mask. A second object 2 corresponds to the object plane B, and is, for example, a wafer. The figure shows a case where a relative misalignment star between the first object 1 and the second object 2 is detected. In FIG. 1, one or two first objects are shown because the light that passes through the first object 1 and is reflected by the second object 2 passes through the first object 1 at different times. Reference numeral 5 indicates an alignment mark provided on the first object 1, and reference numeral 3 indicates an alignment mark provided on the second object 2, which are used to obtain the 1st and 6th lights. Similarly, 6 is the first object 1, and 4 is the second object 2.
This is an alignment mark provided in the 1st position, and is used to obtain the second signal light. In addition, in Figure 1, alignment mark 3
The optical path is shown in which 4 is replaced with an equivalent transmission type alignment mark. Each alignment mark 3, 4, 5, 6 is made of an optical member having a wavefront conversion function, such as a grating lens with a one-dimensional or two-dimensional lens function, or a physical optical element such as a diffraction grating without a lens function. Two alignment marks 5° 6 on the surface of the first object 1 are arranged along the positional deviation detection direction (X direction). Second
The two alignment marks 3 and 4 on the second surface of the object are moved in a direction perpendicular to the positional deviation detection force direction (X They are arranged in predetermined areas separated from each other in the direction (direction), for example, in areas that do not overlap with each other along the positional deviation detection direction. The alignment marks 3, 4, 5, and 6 all form an image in the positional deviation detection direction (X direction). For example, it is made of a grating lens having cylindrical power. It should be noted that in the X direction, it may or may not have a particular imaging effect. 9 is a wafer scribe line, 10 is a mask scribe line, and alignment marks are formed on the surfaces thereof. 7 and 8 are the first and second alignments 1 to 1 described above. A second signal beam is shown. Furthermore, 7', 8'
(not shown). The second signal beams 7 and 8 will be treated as diffracted beams of a predetermined order that will cause detection errors. In this embodiment, the first signal beam 7 is (1,-1°0)-order light,
The second signal beam 8 is (-1, 1, 0) second brother, and the beam 7' is (
The 0, -1, 1) order light beam 8' is the (o, i, -i) order light. 11. Reference numerals 12 denote first and second detection sections for detecting the first and second signal beams 7 and 8, respectively. 1st. The second detection units 11 and 12 are composed of, for example, a primary brother CD, and the arrangement direction of the elements is in the X-axis direction. The optical effects of the first signal beam 7 and the second signal beam 8 are approximately concave, and their handling is also approximately concave, so the following will mainly explain each element through which the first signal beam 7 passes. . The optical distance from the second object 2 to the first or second detection unit 11.12 will be described for convenience of explanation. The distance between the object and the second object 2 is g, the focal lengths of the alignment marks 5 and 6 are respectively f, , l+f, , 2, the relative positional deviation between the first object 1 and the second object 2 is Δσ, and The first time. Second
The displacement amounts of the first and second signal beam centers of the detection units 11 and 12 from the coincident state are respectively S and S2. Note that the alignment light beams 7 and 8 incident on the first object 1 are assumed to be plane waves for convenience, and the symbols are as shown in the figure. The displacement amount 81 and S2 of the center of gravity of the signal beam are the focal points F, , F of the alignment marks 5 and 6, and the alignment mark 3,
It is determined geometrically as the intersection of the straight line (2) connecting the centers of the optical axes 40 and 1°L2 and the light-receiving surfaces of the detection units 11 and 12. Therefore, in order to obtain the displacement amount Sl, 32 of the center of gravity of the spectral flux in the opposite directions for the relative positional deviation between the first object 1 and the second object 2, the optical imaging magnification of the alignment mark 3.4 is This is achieved by reversing the signs of . In this example, the types of light sources used are semiconductor lasers, H, -No lasers, A, lasers, and other light sources that emit coherent light beams, and light emitting diodes and other light sources that emit non-coherent light beams. . As shown in Fig. 1, for example, the actual colors are (i, -+,.) The light beam 7 as the 0th-order light and the light beam 8 as the (-i, +,, o)-order light are each mask 1. - After being incident on the alignment mark 5.6 at a predetermined angle, it is transmitted and diffracted, and then reflected and diffracted by flymen 1 to marks 3 and 4 on the 2nd surface of the wafer, and then incident on the detection unit 1.1.12. do. Also (0, -1
, 1) The luminous flux 7' as the next light and the luminous flux 8' as the (0, 1, -1) second brother pass through flymen 1 to marks 5 and 6 on the mask 1 surface in the 0th order, and then pass through the wafer 2 blood. It is reflected and diffracted by the upper alignment mark 3°4, and then transmitted and diffracted by the alignment mark 5.6 on the mask 1, and the detection part 11.12
It is incident nearby. In this embodiment, the center of gravity of the alignment light beams 7 and 8 incident on the surface of the detection section 11.12 is detected, and the center of gravity of the alignment light beams 7 and 8 incident on the surface of the detection section 1.1.
The positional deviation between the mask 1 and the wafer 2 is detected using the output signal from the wafer 12. Now, a right-handed system in which the positional deviation detection direction is the X direction, the first object normal is the Z direction, and the direction orthogonal to x and z is the X direction,
In the orthogonal coordinate system, the incident angle in the yz plane is assumed to be θ as the incident angle of the light beam as the alignment mark light onto the first object 1 surface. At this time, the arrangement of the alignment mark in the X direction perpendicular to the positional deviation detection direction (X direction) is such that the alignment mark 56 on the first object surface is transmitted through the positional deviation measurement range after pre-alignment as shown in FIG. The alignment marks 3 and 4 on the second surface of the second object are always placed first so that the zero-order light does not reach the alignment marks 3 and 4 on the second surface of the second object.
For alignment mark 5.6 on object plane 1- (ff
It is set so that the center' position deviates by a predetermined value dy in a direction perpendicular to the positional deviation detection direction, that is, in the X direction. The distance dy is a parameter to be determined based on the width of each alignment mark in the X direction and the human angle of view θ, and in this embodiment, this has been a problem in the conventional example. (11,0> order diffracted light 7 and (0,-
1,1) To suppress the simultaneous occurrence of the second-order diffracted light 7'.1. -1.
O) The distance dy is determined so that only the second light reaches the detection surface. Specifically, in Fig. 3, among the light beams that have passed through the first object 1 at the 0th order, there is one in the vicinity of the edge e on the +y side in the yz cross section of the alignment mark 3.4 on the second surface 1-1 of the second object. 111 from the condition that the light beam diffracted by the first order does not enter the area of the alignment mark 5.6 of the first object.
rli! i d, i.e., the alignment marks 5 on the first object and second object planes.
, 3 in the X direction, respectively. WyW, and alignment marks on the first object and second object plane5. :M) Set the center position in the X direction to '10. "l
o', PM the pitch (constant) in the X direction of the alignment marks on the first object and second object surfaces. When Pw is set, the position e of the edge of the -1- alignment 1~ mark is e = ! 10″+0.5Wyw, ,,, ・,
(]), and the required shedding condition is yoM-0,5WyM> c + gl, anφ ・-
-----(2). Here, φ is the exit angle in the yz plane of the −1st-order diffracted light with respect to the normal to the second object surface, and the diffraction line i′:, P, (sinθ
+sinφ) = λ...
... It can be obtained from (3). 17 (i storage) d, by definition, d y = yo'
Since 5- can be obtained by -yo' (]), the conditional expression for the distance 1IilIdy from equation (2) becomes d, > 0.5 (W, M + wy'') + gtanφ. Fan 1: Both the X direction and the X direction are C, < Δσ < e 1 (c: 1> 0
) ...(/l), the distance of the tenth period is 1d, and the distance is also d. −e, < d, < d,. + 6 (changes as = (5). Here dy
Q is the value when Δa=0, d, and O≠0. Therefore, the conditional expression that holds Aγ within the positional deviation measurement range is dy > 0.5 (WyM+Wyw) 0gjanφ+
Δσ... (2)' In this embodiment, (1, -1 , O) order light can be received by the detection unit, thereby avoiding crosstalk with the (0, -11) order light. FIG. 4(A) shows a configuration diagram of the peripheral portion of the apparatus when the first embodiment shown in FIG. 1 is applied to a proximidi type semiconductor manufacturing apparatus. As an element not shown in Figure 1, light f
A13, collimator lens system (or beam diameter conversion lens) 14, projection light beam bending mirror 15, pickup housing (alignment mark 1 housing) 16, wafer stage 17, positional deviation signal processing section 18, wafer stage drive control section 19 It is a hat. E indicates the exposure beam width. In this embodiment as well, detection of the amount of relative device deviation between the mask 1 as the first object and the wafer 2 as the second object is performed in the same manner as described in the first embodiment. In this example, the procedure for alignment is as follows:
For example, the following method can be adopted. The first method is the positional deviation between two objects] 1Δσ
The detection unit 11a of the detection unit 11.12 for the detection unit 11.12. 12b1-, the amount of deviation Δδ of the center of gravity of the luminous flux (Tj) is obtained, the signal processing unit 18 calculates the amount of positional deviation Δ0 between both objects from the center of gravity deviation signal, and calculates the amount corresponding to the positional deviation Δσ at that time. The stage drive control unit 19 controls the wafer stage 17.
move. The second method is to use the signal processing unit 18 to determine the direction in which Δ0 is canceled out by the positional deviation from the signals from the detection units 11 and 12.
The stage drive control unit 19 moves the wafer stage 1 in that direction.
7 and repeat until the position shift [Lomo Δσ] is within the allowable range. Flowcharts of the above alignment bristles 111n are shown in FIGS. 4(B) and 4(C), respectively. In this embodiment, as can be seen from FIG. 4(A), the light beam from the light source 13 is directed from the outside of the exposure light beam to the alignment mark 5.
6, the position of the incident light beam is detected by receiving the diffracted light emitted from the alignment mark 3.4 to the outside of the exposure light beam by a detection section 1.1.12 provided outside the exposure light beam. 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. FIG. 5 is a schematic diagram of the main parts of the second embodiment of the present invention, and FIG.
This corresponds to a cross-sectional view when viewed from the X direction in the figure. In this embodiment, only the (0, -1, 1) order light is sent to the detection unit 1 as the alignment light beam 7 for detecting positional deviation in the X direction.
j, and as the luminous flux 8 for alignment 1 ~ (0, 1, -
1) Adjust the incident angle of the light flux and the alignment marks 3, 4, 5.6 in the yz plane so that only the secondary light is detected by the detection unit 12.
are placed appropriately. Each alignment mark 3, 4, 5.6 has an imaging effect only in the X direction. In this embodiment, a light beam 7 (8) for alignment is obliquely incident on one surface of the mask at a predetermined angle in the yz plane by a light projecting means. In the figure, the a of the alignment mark 5<6) of the mask 1 is made to be incident on the non-input region. Then, the light beam that has passed through the mask 1 (transmitted in the 0th order) is transferred to the wafer 2.
Reflected and diffracted by alignment mark 3 (4) on the surface,
Next, the light beam 7 (8) diffracted by the alignment mark 5 (6) on the surface of the mask 1 is detected by the detection unit 11 (12). At this time, the light beam from the light projecting means enters the alignment mark 5 (6) on the mask 1 surface, and the light beam diffracted by the +1st order hits the area where the alignment mark 3 (4) of the wafer 2 is formed. The alignment marks 3.5 (4, 6) are arranged at an incident angle θ and within the yz plane so as not to be incident. Such conditions can be obtained by simultaneously combining the following equations using the same parameter notation as in the first embodiment. c′+ gjanζ< yo″−1T5W, W...
・(li)c'=yoM+05WyM・・・・・・・・・
(7) 1”M (sinθ 4810ζ)・^・・
...(8) (fi), From equation (7), dy=Y when the E device deviation is 1,1 cell. The clause that should be satisfied by Yo″ is < −0,5 (W, M + W, town −) HL
anζa) 7 misalignment; 1 If the measurement range is defined by equation (4) as in the first real bM example, the condition that distance dy must satisfy within the range of equation (4) is dy<-0,5(Wy'' +−W,″)−zLanζ−
61...(9). By setting the alignment marks on each object plane 1- based on equation (11), (o, -i,
i) Next time, it is possible to detect only the tip of the pile as a positional deviation signal beam by the detection unit. In addition, in each of the above-mentioned embodiments, the center of gravity position X of the two detection units
Although there is a method of detecting the amount of change in the distance by utilizing the fact that the amount of change in the distance along the direction is proportional to the amount of relative positional deviation in the X direction between the mask and the sea urchin, the present invention is not limited to this method. For example, unlike conventional examples, the amount of deviation of the center of gravity of one detection unit from the reference position is proportional to the relative positional deviation in the X direction between the mask and the sea urchin. This method can also be applied to the same forest. (Effects of the Invention) According to the present invention, relative position detection is performed as shown below.
By appropriately setting the arrangement of alignment marks provided on two object planes, the signal light can be made symmetrical (m,
n, , Q) is a detection error factor for the second brother (m', y
+', w') It is possible to eliminate the influence of the second brother and avoid the deterioration of positional deviation detection accuracy due to crosstalk, and to detect the relative positional deviation amount between the first object and the second object with high performance. It is possible to achieve a position detecting device that can be used.

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

第1図は本発明の第1実m例の要部斜視図、第2図は第
1図の一部分の展開図、第3図は第1図の−・部分の要
部断面図、第4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留部概略〜1、第
4図(B)、(C)は第4図(A)の開側制御のフロー
チャート図、第5図は本発明の第2実施例の要部断面図
、第6図は従来の位置検出装置の要部概略図、第7図は
(1,−1,0)次兄と(0,−1,1)次兄の説明図
である。 図中、■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
ハーフミツー 6はアライメントヘット筐体、 】 8は信 号処理部、 9はウェハステージ駆動制御部であ る。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first practical example of the present invention, FIG. 2 is a developed view of a part of FIG. Figure (A) is a schematic view of the retaining part in which the first embodiment of Figure 1 is applied to a proximity type semiconductor manufacturing equipment. Figures 4 (B) and (C) are the open side control of Figure 4 (A). FIG. 5 is a sectional view of the main part of the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic diagram of the main part of a conventional position detection device, and FIG. 7 is a (1, -1, 0) second embodiment. and (0, -1, 1) is an explanatory diagram of the second brother. In the figure, ■ is the first object (mask), 2 is the second object (wafer), 3, 4, 5.6 are alignment marks, 7, 8
are the first. 2nd signal light beam; 9, wafer scribe line; 10, mask scribe line; 11, 12, detection section; 13, light source; 14, collimator lens system; 9 is 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物体との相対的な位
置ずれを検出する際、該第1物体面上に波面変換作用を
するアライメントマークA1を設け、該第2物体面上に
波面変換作用をするアライメントマークB1を該第1物
体面上のアライメントマークA1を第2物体面上に射影
した領域から位置ずれ検出方向と略直交する方向に所定
量離れた領域に設け、投光手段からの光束を該第1物体
面上に斜め方向から入射させ該第1物体面上のアライメ
ントマークA1と該第2物体面上のアライメントマーク
B1で波面変換作用を受けた光束を所定面上に導光し、
該所定面上における該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利用して位置ずれ検出
を行っ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, an alignment mark A1 that performs a wavefront conversion effect is provided on the first object surface, and an alignment mark A1 is provided on the second object surface. An alignment mark B1 having a wavefront conversion effect is provided in an area a predetermined distance from an area where the alignment mark A1 on the first object plane is projected onto the second object plane in a direction substantially perpendicular to the positional deviation detection direction, and light is projected. The light beam from the means is incident on the first object surface from an oblique direction, and the light beam is subjected to a wavefront conversion effect by the alignment mark A1 on the first object surface and the alignment mark B1 on the second object surface, and the light beam is converted onto a predetermined surface. guide the light to
A position detection device characterized in that the incident position of the light beam on the predetermined surface is detected by a detection means, and positional deviation is detected using an output signal from the detection means.
(2)対向配置した第1物体と第2物体との相対的な位
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を位置ずれ検
出方向に沿って設け、該第2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を該第1物体面上の2つ
のアライメントマークA1、A2を第2物体面上に射影
した領域から位置ずれ検出方向と略直交する方向に所定
量離れた領域に位置ずれ検出方向に沿って設け、投光手
段からの光束のうち該第1物体面上のアライメントマー
クA1と該第2物体面上の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、該第1物体面上の
アライメントマークA2と該第2物体面上のアライメン
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光束の入射位置を各々検出手段で検出し、該検出
手段からの出力信号を利用して位置ずれ検出を行ったこ
とを特徴とする位置検出装置。
(2) When detecting a relative positional deviation between a first object and a second object that are arranged facing each other, two alignment marks A1 and A2 that perform a wavefront conversion action on the first object surface are moved in the positional deviation detection direction. Two alignment marks are provided along the second object surface and have a wavefront conversion effect on the second object surface. alignment mark A1 on the first object surface and alignment mark B1 on the second object surface among the light beams from the light projecting means. A first beam of light that has undergone a wavefront conversion effect at each of the alignment mark A2 on the first object surface and a second beam of light that has undergone a wavefront conversion effect of each of the alignment mark A2 on the first object surface and the alignment mark B2 on the second object surface, respectively, on a predetermined plane. Light is guided upward, the incident positions of the first light beam and the second light beam on the predetermined surface are detected by detection means, and positional deviation is detected using an output signal from the detection means. position detection device.
(3)前記アライメントマークA1、B1はいずれも位
置ずれ検出方向にのみ結像作用を有する物理光学素子よ
り成っ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) The position detection device according to claim 1, wherein each of the alignment marks A1 and B1 is made of a physical optical element that has an imaging function only in the positional deviation detection direction.
(4)前記アライメントマークA1、A2、B1、B2
はいずれも位置ずれ検出方向にのみ結像作用を有する物
理光学素子より成っ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) Alignment marks A1, A2, B1, B2
3. The position detecting device according to claim 2, wherein each of the plurality of position detecting devices comprises a physical optical element having an imaging function only in the positional deviation detection direction.
JP2272928A 1990-05-01 1990-10-11 Position detecting apparatus Pending JPH04148812A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2272928A JPH04148812A (en) 1990-10-11 1990-10-11 Position detecting apparatus
EP91303846A EP0455443B1 (en) 1990-05-01 1991-04-29 Positional deviation detecting method and apparatus
DE69128164T DE69128164T2 (en) 1990-05-01 1991-04-29 Method and apparatus for the detection of position deviations
US08/242,066 US5481363A (en) 1990-05-01 1994-05-13 Positional deviation detecting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2272928A JPH04148812A (en) 1990-10-11 1990-10-11 Position detecting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04148812A true JPH04148812A (en) 1992-05-21

Family

ID=17520713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2272928A Pending JPH04148812A (en) 1990-05-01 1990-10-11 Position detecting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04148812A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6297876B1 (en) Lithographic projection apparatus with an alignment system for aligning substrate on mask
JPS60143632A (en) Alignment device
JPH039403B2 (en)
JPH05243118A (en) Detection of position and device therefor
JPS62224025A (en) Aligner for arraging mask and substrate mutually
JP2676933B2 (en) Position detection device
JPH07130636A (en) Position detector and manufacture of semiconductor element using same
JPH04148812A (en) Position detecting apparatus
JP2626076B2 (en) Position detection device
JP2836180B2 (en) Position detection device
JPH0412207A (en) Position detector
JP2867597B2 (en) Position detection method
JP2775987B2 (en) Position detection device
JP2833145B2 (en) Position detection device
JP2906585B2 (en) Position detection method
JPH04207012A (en) Position detector
JPH02112709A (en) Method and device for alignment
JPH0274804A (en) Alignment apparatus
JP2903842B2 (en) Interval detection method and semiconductor device manufacturing method using the same
JP2513282B2 (en) Alignment device
JPH01207605A (en) Positioning device
JP2615778B2 (en) Positioning device
JPH0228535A (en) Position detecting device
JPH04148813A (en) Position detecting apparatus
JPS62159429A (en) Positioning method