JPH08181062A - Positioning device and positioning method - Google Patents

Positioning device and positioning method

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Publication number
JPH08181062A
JPH08181062A JP33634594A JP33634594A JPH08181062A JP H08181062 A JPH08181062 A JP H08181062A JP 33634594 A JP33634594 A JP 33634594A JP 33634594 A JP33634594 A JP 33634594A JP H08181062 A JPH08181062 A JP H08181062A
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JP
Japan
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mark
detection
positioning
optical axis
detected
Prior art date
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Application number
JP33634594A
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Japanese (ja)
Inventor
Masamitsu Yanagihara
政光 柳原
Osamu Nakamura
修 中村
Kei Nara
圭 奈良
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP33634594A priority Critical patent/JPH08181062A/en
Publication of JPH08181062A publication Critical patent/JPH08181062A/en
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Abstract

PURPOSE: To quickly position a substrate and a mask in a highly precise manner by a method wherein, after the position of an alignment mark has been detected, the mark is relatively moved to the position in the vicinity of the optical axis of a detection optical system based on the result of detection, and the position of the mark is redetected. CONSTITUTION: The position of a positioning mark 4 is detected by processing the information obtained by image-pickup using an image treatment unit. Then, the deviation of the position of the positioning mark 4 against the optical axis 10 of a detection optical system 7 is computed based on the obtained result of detection and the correction value of the position of the positioning mark 4 is computed. The control signal corresponding to the above-mentioned correction value is inputted to a driving motors 6A and 6B. The positioning mark 4 is moved to the position in the vicinity of the optical axis 10 by the movement of a stage 3. Subsequently, the position of the positioning mark 4, which is image-formed on the position detecting sensor 8, is redetected when the positioning mark 4 is moved to the position in the vicinity of the optical axis 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は位置決め装置及び位置決
め方法に関し、例えば投影露光装置において画像処理に
より基板の位置を求めて位置決めする際に適用して好適
なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning apparatus and a positioning method, and is suitable for use in, for example, a projection exposure apparatus when the position of a substrate is obtained and positioned by image processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マスクに形成された原画パターン
を投影光学系によつて感光基板に露光する際には、位置
決め装置によつて、感光基板に付されているアライメン
ト用の位置決めマークを検出して感光基板の位置を決め
ている。この位置決め装置は、ステージ上に載置された
感光基板に付されたアライメント用の位置決めマークの
像を検出光学系を介して結像する位置検出センサ(例え
ばテレビカメラ)と、この像に応じた画像信号を画像処
理して位置決めマークの画像内での位置を求めるための
画像処理ユニツトとによつて構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when an original pattern formed on a mask is exposed on a photosensitive substrate by a projection optical system, a positioning device detects a positioning mark for alignment provided on the photosensitive substrate. Then, the position of the photosensitive substrate is determined. This positioning device corresponds to a position detection sensor (for example, a television camera) that forms an image of an alignment positioning mark attached to a photosensitive substrate placed on a stage via a detection optical system, and a position detection sensor corresponding to the image. An image processing unit for image-processing the image signal to obtain the position of the positioning mark in the image.

【0003】この位置決め装置では、例えばテレビカメ
ラで撮影された映像が位置決めマークに対して広い範囲
をモニタしている。これにより広い視野が確保できるの
で、位置決めマークの位置の制約や位置決めマークが付
されている感光基板の搬送、搭載の精度が良くなくても
位置決めマークを検出することができる。
In this positioning device, for example, an image taken by a television camera monitors a wide range with respect to the positioning mark. As a result, a wide field of view can be secured, and thus the positioning mark can be detected even if the positioning of the positioning mark is restricted or the photosensitive substrate on which the positioning mark is attached is not accurately conveyed or mounted.

【0004】ここで従来の位置決め装置における位置決
めマークの検出手順を図8に示す。ステツプSP1より
開始して、ステツプSP2において、位置検出センサに
よつて検出光学系を介して位置決めマークを探す。すな
わち位置決めマークを検出光学系に対して相対的に移動
し、検出光学系による撮像範囲内に入れて撮像する。次
にステツプSP3において、該撮像によつて得られる画
像情報を画像処理ユニツトで処理することによつて位置
決めマークの位置を求め、ステツプSP4において処理
を終了する。
FIG. 8 shows a procedure for detecting a positioning mark in a conventional positioning device. Starting from step SP1, in step SP2, a positioning mark is searched for by a position detection sensor via a detection optical system. That is, the positioning mark is moved relative to the detection optical system, and the positioning mark is placed within the image pickup range of the detection optical system for image pickup. Next, in step SP3, the position of the positioning mark is obtained by processing the image information obtained by the image pickup by the image processing unit, and the processing ends in step SP4.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の位
置決めマークの検出系では、その検出光学系が広い視野
をもつため、検出光学系の光学特性の良し悪しにより、
光軸付近では光学特性が良好であつても周辺においては
光学特性が悪い場合がある。例えばデイストーシヨン等
の像歪みや検出光学系の周辺と中心との光量差の影響
で、撮像した画像情報より得られるマークの位置情報と
実際の位置決めマークの位置が異なる場合があるという
問題があつた。
In the conventional positioning mark detection system as described above, since the detection optical system has a wide field of view, the optical characteristics of the detection optical system are good or bad.
Even if the optical characteristics are good in the vicinity of the optical axis, the optical characteristics may be poor in the peripheral area. For example, there is a problem that the position information of the mark obtained from the captured image information may differ from the actual position of the positioning mark due to the influence of the image distortion such as distortion and the light amount difference between the periphery and the center of the detection optical system. Atsuta

【0006】また光学特性より見た場合、高精度の光学
部品は加工が難しく、光学部品を大型に加工することも
難しい。この結果光学特性の良好な検出光学系の視野は
狭くなり、狭い範囲の画像を複数検出し、処理すること
を繰り返し行つて位置決めマークを検出しなければなら
ないという問題があつた。
From the viewpoint of optical characteristics, it is difficult to process high-precision optical parts, and it is also difficult to process optical parts in a large size. As a result, the field of view of the detection optical system having good optical characteristics is narrowed, and there is a problem that the positioning mark must be detected by repeatedly detecting and processing a plurality of images in a narrow range.

【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、基板やマスクを一段と高精度にかつ迅速に位置決め
し得る位置決め装置及び位置決め方法を提案しようとす
るものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to propose a positioning device and a positioning method capable of positioning a substrate or a mask with higher accuracy and speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、マスク(11)又は感光基板
(2)上のアライメントマーク(4)を検出することに
よりマスク(11)又は感光基板(2)を予め設定され
た基準に対して位置決めする位置決め装置((1)、
(20))において、感光基板(2)又はマスク(1
1)はアライメント用のマーク(4)を備えており、該
マーク(4)を検出光学系(7)を介して撮像し、該撮
像によつて得られる情報を処理することによつてマーク
(4)の位置を検出する位置検出手段((8)、
(9))と、該検出したマーク(4)を検出光学系
(7)による撮像領域内に移動してマーク(4)の位置
を検出した後、該検出結果に基づいて感光基板(4)又
はマスク(2)と検出光学系(7)の光軸(10)とを
該光軸(10)と直交する方向に相対的に移動させるこ
とにより、検出したマーク(4)を検出光学系(7)の
光軸(10)近傍の位置まで移動させる駆動手段((5
A)、(5B)、(6A)、(6B)、(22A)、
(22B))とを設け、相対移動後、再度マーク(4)
の位置を検出する。
In order to solve such problems, in the present invention, the mask (11) or the photosensitive substrate () is detected by detecting the alignment mark (4) on the mask (11) or the photosensitive substrate (2). Positioning device ((1), which positions 2) with respect to a preset reference,
(20)), the photosensitive substrate (2) or the mask (1
1) is provided with a mark (4) for alignment, the mark (4) is imaged through a detection optical system (7), and the mark (4) is processed by processing the information obtained by the imaging. Position detecting means ((8), which detects the position of 4),
(9)) and the detected mark (4) is moved into the imaging area by the detection optical system (7) to detect the position of the mark (4), and then the photosensitive substrate (4) is detected based on the detection result. Alternatively, the detected mark (4) is detected by moving the mask (2) and the optical axis (10) of the detection optical system (7) relative to each other in the direction orthogonal to the optical axis (10). The driving means ((5
A), (5B), (6A), (6B), (22A),
(22B)), and after the relative movement, mark (4) again.
Detect the position of.

【0009】また本発明においては、駆動手段は平行平
板ガラス((31)、(32A)、(32B))でな
り、測定したマーク(4)の位置に対する光軸(10)
の位置誤差を演算する演算手段(9)を有し、該演算手
段(9)による演算結果に基づいて平行平板ガラス
((31)、(32A)、(32B))を駆動して光軸
(10)をマーク(4)近傍の位置まで移動させた後、
再度マーク(4)の位置を検出する。
Further, in the present invention, the driving means is made of parallel plate glass ((31), (32A), (32B)), and the optical axis (10) with respect to the position of the measured mark (4).
And a parallel plate glass ((31), (32A), (32B)) is driven based on the calculation result by the calculation means (9). After moving 10) to a position near the mark (4),
The position of the mark (4) is detected again.

【0010】また本発明においては、マスク(11)又
は感光基板(2)上のアライメントマーク(4)を検出
することによりマスク(11)又は感光基板(2)を予
め設定された基準に対して位置決めする位置決め方法に
おいて、感光基板(2)又はマスク(11)上に設けら
れたアライメント用のマーク(4)を検出光学系(7)
を介して撮像し、該撮像によつて得られる情報を処理す
ることによつてマーク(4)の位置を検出し、該検出し
たマーク(4)を検出光学系(7)による撮像領域内に
移動してマーク(4)の位置を検出した後、該検出結果
に基づいて感光基板(2)又はマスク(11)と検出光
学系(7)の光軸(10)とを該光軸(10)と直交す
る方向に相対的に移動させることにより、検出したマー
ク(4)を検出光学系(7)の光軸(10)近傍の位置
まで移動させ、相対移動後、再度マーク(4)の位置を
検出する。
Further, according to the present invention, the alignment mark (4) on the mask (11) or the photosensitive substrate (2) is detected to detect the mask (11) or the photosensitive substrate (2) with respect to a preset reference. In the positioning method for positioning, the alignment mark (4) provided on the photosensitive substrate (2) or the mask (11) is detected by an optical system (7).
The position of the mark (4) is detected by processing the information obtained by the image pickup through the image pickup device, and the detected mark (4) is placed in the image pickup area by the detection optical system (7). After moving to detect the position of the mark (4), the photosensitive substrate (2) or mask (11) and the optical axis (10) of the detection optical system (7) are moved to the optical axis (10) based on the detection result. ), The detected mark (4) is moved to a position in the vicinity of the optical axis (10) of the detection optical system (7), and after the relative movement, the mark (4) is moved again. Detect the position.

【0011】[0011]

【作用】アライメント用のマーク(4)の位置を検出し
た後、該検出結果に基づいて検出光学系(7)の光軸
(10)近傍の位置までマーク(4)を相対的に移動さ
せ、該相対移動後、再度マーク(4)の位置を検出す
る。これにより、画像の歪みの影響が少ない領域の画像
情報を用いた高精度かつ迅速な位置決め装置((1)、
(20))及び位置決め方法を実現し得る。
After the position of the alignment mark (4) is detected, the mark (4) is relatively moved to a position near the optical axis (10) of the detection optical system (7) based on the detection result. After the relative movement, the position of the mark (4) is detected again. As a result, a highly accurate and quick positioning device ((1), which uses image information of an area where the influence of image distortion is small,
(20)) and the positioning method can be realized.

【0012】測定したマーク(4)の位置に対する光軸
(10)の位置誤差を演算手段(9)によつて演算し、
該演算手段(9)による演算結果に基づいて平行平板ガ
ラス(31)を駆動して光軸(10)をマーク(4)近
傍の位置まで移動させた後、再度マーク(4)の位置を
検出することにより、画像の歪みの影響が少ない高精度
な位置決め装置(30)及び位置決め方法を実現し得
る。
The position error of the optical axis (10) with respect to the measured position of the mark (4) is calculated by the calculating means (9),
The parallel plate glass (31) is driven based on the calculation result by the calculating means (9) to move the optical axis (10) to a position near the mark (4), and then the position of the mark (4) is detected again. By doing so, it is possible to realize a highly accurate positioning device (30) and a positioning method that are less affected by image distortion.

【0013】[0013]

【実施例】以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0014】(1)第1実施例 図1において、1は全体として本発明の第1実施例によ
る位置決め装置12を備えた露光装置の概略的な構成を
示している。感光基板2はステージ3上に保持されてお
り、また感光基板2には該感光基板2の位置を認識する
ための位置決めマーク4が付されている。ステージ3の
位置はステージ3に取り付けられた光波干渉計5A及び
5B等の測長器によつて検出され、干渉計5Aはステー
ジ3のX軸方向の位置情報、干渉計5Bはステージ3の
Y軸方向の位置情報を検出する。
(1) First Embodiment In FIG. 1, reference numeral 1 generally shows a schematic structure of an exposure apparatus provided with a positioning device 12 according to a first embodiment of the present invention. The photosensitive substrate 2 is held on a stage 3, and the photosensitive substrate 2 is provided with a positioning mark 4 for recognizing the position of the photosensitive substrate 2. The position of the stage 3 is detected by a length measuring device such as the light wave interferometers 5A and 5B attached to the stage 3, the interferometer 5A is position information in the X-axis direction of the stage 3, and the interferometer 5B is the Y of the stage 3. Detects axial position information.

【0015】ステージ用駆動モータ6Aは干渉計5Aに
よつて検出されたステージ3のX軸方向の位置情報に基
づいてステージ2をX軸方向に移動させ、ステージ用駆
動モータ6Bは干渉計5Bによつて検出されたステージ
3のY軸方向の位置情報に基づいてステージ3をY軸方
向に移動させ、これによりステージ3の位置を制御して
いる。また照明光学系(図示せず)の光束でマスク11
を照明し、照明されたマスク11の像を直接又は撮像光
学系(図示せず)を介して感光基板2上に露光する。
The stage drive motor 6A moves the stage 2 in the X-axis direction based on the position information of the stage 3 in the X-axis direction detected by the interferometer 5A, and the stage drive motor 6B moves in the interferometer 5B. Therefore, the stage 3 is moved in the Y-axis direction based on the position information of the stage 3 detected in the Y-axis direction, thereby controlling the position of the stage 3. In addition, the mask 11 is irradiated with the light flux of the illumination optical system (not shown).
And the image of the illuminated mask 11 is exposed on the photosensitive substrate 2 directly or via an imaging optical system (not shown).

【0016】感光基板2の位置は位置決めマーク4を検
出することによりその所定の基準に対する位置を求め
る。すなわちマーク検出用光学系7を用いて、例えばC
CD等を含むテレビカメラでなる位置検出センサ8上に
位置決めマーク4の像を結像させ、この像に応じた画像
信号を画像処理ユニツト9によつて画像処理して位置決
めマーク4の画像内での位置を求める。
The position of the photosensitive substrate 2 is determined by detecting the positioning mark 4 with respect to its predetermined reference. That is, using the mark detecting optical system 7, for example, C
An image of the positioning mark 4 is formed on the position detection sensor 8 which is a television camera including a CD, and an image signal corresponding to this image is image-processed by the image processing unit 9 in the image of the positioning mark 4. Find the position of.

【0017】これらマーク検出用光学系7、位置検出セ
ンサ8、画像処理ユニツト9によつて位置決め装置が構
成され、この位置決め装置12は露光装置1に対して所
定の位置に設けられてマーク4の位置を検出する。つま
り露光装置1をマーク4の検出基準とする。またステー
ジ3、検出光学系7及び位置検出センサ8のそれぞれの
位置関係は、初期設定する際に予め干渉計の座標で管理
される。
The mark detecting optical system 7, the position detecting sensor 8 and the image processing unit 9 constitute a positioning device, and the positioning device 12 is provided at a predetermined position with respect to the exposure device 1 so that the position of the mark 4 can be adjusted. Detect the position. That is, the exposure apparatus 1 is used as the detection reference of the mark 4. Further, the positional relationship among the stage 3, the detection optical system 7, and the position detection sensor 8 is managed in advance by the coordinates of the interferometer at the time of initial setting.

【0018】ここで位置決め装置12における位置決め
マークの検出手順を図2に示す。図2に示すように、ス
テツプSP1より開始して、ステツプSP2において、
位置決めマーク4を検出光学系7による撮像範囲内に移
動させて撮像し、該撮像によつて得られる情報を画像処
理ユニツト9で処理することによつて位置決めマーク4
の位置を検出(以下粗検出と呼ぶ)する。
FIG. 2 shows the procedure for detecting the positioning mark in the positioning device 12. As shown in FIG. 2, starting from step SP1, at step SP2,
The positioning mark 4 is moved within the imaging range of the detection optical system 7 to be imaged, and the information obtained by the imaging is processed by the image processing unit 9 to obtain the positioning mark 4
Position is detected (hereinafter referred to as rough detection).

【0019】次にステツプSP3に進み、ステツプSP
2で得られた検出結果に基づいて検出光学系7の光軸1
0に対する位置決めマーク4の位置の偏差を演算する。
このときの位置決めマーク4と光軸10との位置関係を
図3(A)に示す。続いてステツプSP4において、ス
テツプSP3で得られた位置偏差に基づいて位置決めマ
ーク4の位置の補正値を求め、この補正値に応じた制御
信号を駆動モータ6A及び6Bに入力する。そして干渉
計の座標に基づいてステージ3をX軸及び又はY軸方向
に移動させることにより、位置決めマーク4を光軸10
近傍の位置まで移動させる。このときの位置決めマーク
4と光軸10との位置関係を図3(B)に示す。
Next, the process proceeds to step SP3, where step SP
The optical axis 1 of the detection optical system 7 based on the detection result obtained in 2.
The deviation of the position of the positioning mark 4 from 0 is calculated.
The positional relationship between the positioning mark 4 and the optical axis 10 at this time is shown in FIG. Then, in step SP4, a correction value for the position of the positioning mark 4 is obtained based on the position deviation obtained in step SP3, and a control signal corresponding to this correction value is input to the drive motors 6A and 6B. Then, the positioning mark 4 is moved to the optical axis 10 by moving the stage 3 in the X-axis and / or Y-axis directions based on the coordinates of the interferometer.
Move to a nearby position. The positional relationship between the positioning mark 4 and the optical axis 10 at this time is shown in FIG.

【0020】続いてステツプSP5に進み、位置決めマ
ーク4を光軸10近傍の位置まで移動させたときに位置
検出センサ8上に結像される位置決めマーク4の位置を
再度検出(以下高精度検出と言う)する。この検出した
位置決めマーク4の位置は干渉計座標に基づいて演算さ
れるものであり、ステツプSP6において処理を終了す
る。
Next, in step SP5, when the positioning mark 4 is moved to a position near the optical axis 10, the position of the positioning mark 4 imaged on the position detection sensor 8 is detected again (hereinafter, referred to as high precision detection). Say) The detected position of the positioning mark 4 is calculated based on the interferometer coordinates, and the processing is ended in step SP6.

【0021】以上の構成によれば、位置決めマーク4を
粗検出した後、粗検出より得られる補正値に基づいて位
置決めマーク4を検出光学系7の光軸10近傍の位置ま
で移動させて位置決めマーク4の位置を高精度検出した
ことにより、位置検出センサ7周辺部の光学的歪みの影
響を回避した高精度なマークの位置を検出することがで
きる。かくして感光基板2を基準として感光基板2とマ
スク11とを高精度に位置決めすることができる。
According to the above construction, after the positioning mark 4 is roughly detected, the positioning mark 4 is moved to a position near the optical axis 10 of the detection optical system 7 based on the correction value obtained by the rough detection. Since the position of No. 4 is detected with high accuracy, it is possible to detect the position of the mark with high accuracy while avoiding the influence of optical distortion in the peripheral portion of the position detection sensor 7. Thus, it is possible to position the photosensitive substrate 2 and the mask 11 with high precision with reference to the photosensitive substrate 2.

【0022】また上述の構成によれば、検出光学系7の
光軸10近傍で位置決めマーク4の位置を高精度検出し
ているので、位置検出センサ8等の取付けや回転誤差の
影響を回避することができる。さらに位置決めマーク4
をサーチ(検出光学系の視野(検出領域)内に位置決
め)する際の位置決めマーク4の検出を粗検出にしたこ
とにより、位置決めマーク4のサーチ時間を大幅に短縮
することができる。
Further, according to the above configuration, the position of the positioning mark 4 is detected with high accuracy in the vicinity of the optical axis 10 of the detection optical system 7, so that the influence of the mounting of the position detecting sensor 8 or the like and the rotation error is avoided. be able to. Positioning mark 4
Since the detection of the positioning mark 4 when searching (positioning within the visual field (detection region) of the detection optical system) is roughly detected, the search time for the positioning mark 4 can be greatly shortened.

【0023】(2)第2実施例 図1との対応部分に同一符号を付して示す図4におい
て、20は全体として本発明の第2実施例による位置決
め装置13を備えた露光装置の概略的な構成を示してい
る。位置決め装置13では、位置決めマーク4を粗検出
して上記と同様の補正値を求めた後、該補正値に基づい
て検出光学系7の光軸を位置決めマーク4近傍の位置ま
で移動させて位置決めマーク4と検出光学系7の光軸1
0との位置をほぼ位置合わせしている。
(2) Second Embodiment In FIG. 4, in which parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, 20 is an outline of an exposure apparatus having a positioning device 13 according to a second embodiment of the present invention as a whole. Shows a typical configuration. The positioning device 13 roughly detects the positioning mark 4 and obtains a correction value similar to the above, and then moves the optical axis of the detection optical system 7 to a position near the positioning mark 4 based on the correction value. 4 and the optical axis 1 of the detection optical system 7
The position of 0 is almost aligned.

【0024】図4に示すように、位置検出センサユニツ
ト21は検出光学系7と、位置検出センサ8と、位置検
出センサユニツト21の位置情報を検出する干渉計又は
エンコーダ等の位置計測部(図示せず)とによつて構成
されている。また位置検出センサユニツト21はX軸方
向については駆動モータ22Aによつて駆動され、Y軸
方向については駆動モータ22Bによつて駆動される。
As shown in FIG. 4, the position detecting sensor unit 21 includes a detecting optical system 7, a position detecting sensor 8, and a position measuring unit such as an interferometer or an encoder for detecting the position information of the position detecting sensor unit 21 (see FIG. (Not shown). The position detection sensor unit 21 is driven by a drive motor 22A in the X-axis direction and by a drive motor 22B in the Y-axis direction.

【0025】すなわち位置決め装置13では、位置決め
マーク4の位置を粗検出して求められる補正値に基づい
て駆動モータ22A及び又は22Bによつて位置検出セ
ンサユニツト21を駆動して検出光学系7の光軸10を
位置決めマーク4近傍の位置まで移動させた後、位置決
めマーク4の位置を高精度検出する。この場合、画像処
理ユニツト9で測定される座標値と干渉計の座標値とを
合わせて処理することで位置決めマーク4の座標を求め
る。
That is, in the positioning device 13, the position detection sensor unit 21 is driven by the drive motors 22A and / or 22B based on the correction value obtained by roughly detecting the position of the positioning mark 4, and the light of the detection optical system 7 is detected. After moving the shaft 10 to a position near the positioning mark 4, the position of the positioning mark 4 is detected with high accuracy. In this case, the coordinate value of the positioning mark 4 is obtained by processing the coordinate value measured by the image processing unit 9 and the coordinate value of the interferometer together.

【0026】以上の構成によれば、位置決めマーク4を
粗検出して得た補正値に基づいて位置検出センサユニツ
ト21を移動させて検出光学系7の光軸10を位置決め
マーク4近傍の位置まで移動させた後、高精度検出とし
て再度位置決めマーク4の位置を検出したことにより、
上述の第1実施例と同様の効果を得ることができる。
According to the above construction, the position detection sensor unit 21 is moved based on the correction value obtained by roughly detecting the positioning mark 4 to move the optical axis 10 of the detection optical system 7 to a position near the positioning mark 4. After the movement, the position of the positioning mark 4 is detected again as a highly accurate detection,
It is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above.

【0027】(3)第3実施例 図1との対応部分に同一符号を付して示す図5におい
て、30は全体として本発明の第3実施例による位置決
め装置14を備えた露光装置の概略的な構成を示してい
る。位置決め装置14では、図5に示すように感光基板
2と検出光学系7との間の光路中に平行平板ガラス31
が配設されている。この平行平板ガラス31は駆動モー
タ32AによつてX軸回りに回転され、駆動モータ32
BによつてY軸回りに回転される。ここで平行平板ガラ
ス31を該平行平板ガラス31全体とガラス部31Aと
に分けて駆動するようにしてもよい。
(3) Third Embodiment In FIG. 5 in which parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, reference numeral 30 generally indicates an exposure apparatus having a positioning device 14 according to a third embodiment of the present invention. Shows a typical configuration. In the positioning device 14, as shown in FIG. 5, the parallel plate glass 31 is provided in the optical path between the photosensitive substrate 2 and the detection optical system 7.
Is provided. The parallel plate glass 31 is rotated around the X axis by the drive motor 32A, and the drive motor 32A
It is rotated about the Y axis by B. Here, the parallel plate glass 31 may be divided into the whole parallel plate glass 31 and the glass portion 31A to be driven.

【0028】位置決め装置14では、粗検出として平行
平板ガラス31が初期の状態にあるときの位置決めマー
ク4の位置を画像処理ユニツト9によつて検出して位置
決めマーク4に対する光軸10の位置の偏差を演算し、
補正値としての位置の偏差より平行平板ガラス31の初
期状態からの傾斜方向及び傾斜角度を求める。図6に示
すように、この求めた傾斜方向と傾斜角度に基づいて平
行平板ガラス31を傾斜させて光軸10を位置決めマー
ク4近傍の位置まで平行移動させた後、高精度検出とし
て再度位置決めマーク4の位置を検出する。
In the positioning device 14, as a rough detection, the position of the positioning mark 4 when the parallel flat plate glass 31 is in the initial state is detected by the image processing unit 9 and the deviation of the position of the optical axis 10 from the positioning mark 4 is detected. Is calculated,
The tilt direction and tilt angle of the parallel plate glass 31 from the initial state are obtained from the deviation of the position as the correction value. As shown in FIG. 6, the parallel flat plate glass 31 is tilted based on the obtained tilt direction and tilt angle to move the optical axis 10 in parallel to a position in the vicinity of the positioning mark 4, and then the positioning mark is detected again as a highly accurate detection. The position of 4 is detected.

【0029】以上の構成によれば、平行平板ガラス31
の初期の状態にあるときの位置決めマーク4に対する光
軸10の位置の偏差を演算して、この演算結果より補正
値としての平行平板ガラス31の傾斜方向及び傾斜角度
を求め、この補正値に基づいて平行平板ガラス31を駆
動して光軸10を位置決めマーク4近傍の位置まで平行
移動させた後、再度位置決めマーク4の位置を検出した
ことにより、上述の各実施例と同様の効果を得ることが
できる。
According to the above construction, the parallel plate glass 31
The deviation of the position of the optical axis 10 with respect to the positioning mark 4 in the initial state is calculated, and the inclination direction and the inclination angle of the parallel flat plate glass 31 as the correction values are calculated from the calculation result, and based on this correction value The parallel plate glass 31 is driven to move the optical axis 10 in parallel to a position in the vicinity of the positioning mark 4 and then the position of the positioning mark 4 is detected again to obtain the same effect as that of each of the above-described embodiments. You can

【0030】ここで上述した位置決め装置12、13、
14は、感光基板2が保持されているステージ3を一定
量移動させたときに、感光基板2に他の位置決めマーク
4が存在する場合の位置決めマーク4間の相対位置を確
認する場合にも有効である。
The above-mentioned positioning devices 12, 13,
14 is also effective when confirming the relative position between the positioning marks 4 when another positioning mark 4 is present on the photosensitive substrate 2 when the stage 3 holding the photosensitive substrate 2 is moved by a certain amount. Is.

【0031】(4)他の実施例 なお上述の各実施例においては、ステージ3に感光基板
2を保持し、感光基板2を基準として感光基板2とマス
ク11とを位置決めする場合の感光基板2の位置決め方
法について述べたが、本発明はこれに限らず、図7に示
すように、ステージ3にマスク11を保持し、マスク1
1を基準としてマスク11と感光基板2とを位置決めす
る場合のマスク11の位置決めに適用しても上述の実施
例と同様の効果を得ることができる。
(4) Other Embodiments In each of the above embodiments, the photosensitive substrate 2 is held on the stage 3 and the photosensitive substrate 2 and the mask 11 are positioned with respect to the photosensitive substrate 2 as a reference. However, the present invention is not limited to this, and the mask 11 is held on the stage 3 as shown in FIG.
Even when the mask 11 and the photosensitive substrate 2 are positioned with reference to 1, the mask 11 can be positioned, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0032】また上述の実施例においては、ステージ3
の位置や位置検出センサユニツト21の位置を干渉計5
A及び5Bやエンコーダを用いて測定する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、必要とする検出精度
に対し、十分な分解能で座標を管理するものであれば他
の位置計測手段を用いてもよい。
In the above embodiment, the stage 3
Position and the position of the position detection sensor unit 21
Although the case where measurement is performed using A and 5B or an encoder has been described, the present invention is not limited to this, and other position measuring means may be used as long as the coordinates are managed with sufficient resolution with respect to the required detection accuracy. You may use.

【0033】また上述の実施例において、高精度検出に
よる位置決めマーク4の位置検出の際に光軸10と位置
決めマーク4とが同じ位置になつていることを利用し、
粗検出と高精度検出の各場合に合わせて低分解能位置検
出センサと高分解能位置検出センサとを設け、光軸10
を2分して低分解能位置検出センサと高分解能位置検出
センサとを使い分けるようにしてもよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the fact that the optical axis 10 and the positioning mark 4 are at the same position when the position of the positioning mark 4 is detected by the highly accurate detection is utilized,
A low-resolution position detection sensor and a high-resolution position detection sensor are provided for each of the coarse detection and the high-precision detection, and the optical axis 10
May be divided into two and the low resolution position detection sensor and the high resolution position detection sensor may be selectively used.

【0034】また粗検出の場合に、画像信号の取り込み
を2:1インタレースの1フイールドのみにしたり、演
算アルゴリズムを高精度検出と異なるもので短時間なも
のにする方法や、高精度検出の場合は粗検出によりセン
サ上のマーク位置が限定された領域にあることを考慮
し、演算する領域を制限することにより画像処理におい
て画像処理での演算速度を向上させる方法を用いてもよ
い。
Further, in the case of coarse detection, a method of taking in an image signal only in one field of 2: 1 interlace, a method of shortening a calculation algorithm different from high precision detection, and a method of high precision detection. In this case, considering that the mark position on the sensor is in a limited area by the rough detection, a method of improving the calculation speed in the image processing in the image processing by limiting the calculation area may be used.

【0035】また光軸10を2分し、低倍率及び高倍率
の検出光学系7を設けると共に低分解能位置検出センサ
と高分解能位置検出センサを配設するようにしてもよ
い。この場合低倍率の検出光学系7を介して粗検出し
て、検出結果に基づいて光軸10に位置決めマーク4を
移動させた後、高倍率の検出光学系7を介して位置決め
マーク4を高精度検出する。また検出光学系7の倍率を
低倍率と高倍率に切り換えることができるように、検出
光学系7と位置検出センサ8との間に変倍光学系を設け
るようにしてもよい。
Alternatively, the optical axis 10 may be divided into two parts, the low-magnification and high-magnification detection optical system 7 may be provided, and the low-resolution position detection sensor and the high-resolution position detection sensor may be arranged. In this case, coarse detection is performed through the low-magnification detection optical system 7, the positioning mark 4 is moved to the optical axis 10 based on the detection result, and then the positioning mark 4 is moved up through the high-magnification detection optical system 7. The accuracy is detected. Further, a variable magnification optical system may be provided between the detection optical system 7 and the position detection sensor 8 so that the magnification of the detection optical system 7 can be switched between low magnification and high magnification.

【0036】またこれらの方法を組み合わせることによ
り、位置決めマーク4の座標を短時間かつ高精度で検出
することができる。
By combining these methods, the coordinates of the positioning mark 4 can be detected in a short time and with high accuracy.

【0037】また上述の実施例においては、粗検出後、
高精度検出を一度だけ実行した場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、図2の処理手順を複数回繰り返
すことにより位置決めマーク4の位置を一段と精度よく
検出することができる。例えば位置決め装置1におい
て、1度目の高精度検出より再度補正値を求め、この補
正値を基にステージ3を移動させて位置決めマーク4を
さらに光軸10の近傍位置まで移動させた後、位置決め
マーク4の位置を高精度検出する。
In the above embodiment, after the rough detection,
I mentioned the case where high-precision detection was executed only once.
The present invention is not limited to this, and the position of the positioning mark 4 can be detected more accurately by repeating the processing procedure of FIG. 2 a plurality of times. For example, in the positioning device 1, a correction value is obtained again from the first high-precision detection, the stage 3 is moved based on this correction value, and the positioning mark 4 is further moved to a position in the vicinity of the optical axis 10. The position of 4 is detected with high accuracy.

【0038】[0038]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、アライメ
ント用のマークの位置を検出した後、該検出結果に基づ
いて検出光学系の光軸近傍の位置までマークを相対的に
移動し、相対移動後、再度マークの位置を検出すること
により、画像の歪みの影響によるマークの検出位置の誤
差が少ない高精度な位置決め装置及び位置決め方法を実
現し得る。
As described above, according to the present invention, after detecting the position of the alignment mark, the mark is relatively moved to a position near the optical axis of the detection optical system based on the detection result. By detecting the position of the mark again after the relative movement, it is possible to realize a highly accurate positioning device and positioning method in which the error in the detected position of the mark due to the influence of the image distortion is small.

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

【図1】本発明の第1実施例による位置決め装置の概略
構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a positioning device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例による位置決めマークの検出手順を示す
フローチヤートである。
FIG. 2 is a flow chart showing a procedure for detecting a positioning mark according to an embodiment.

【図3】粗検出時の位置決めマークと光軸との位置関係
(A)及び高精度検出時の位置決めマークと光軸との位
置関係(B)を示す略線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a positional relationship (A) between a positioning mark and an optical axis during rough detection and a positional relationship (B) between a positioning mark and an optical axis during high precision detection.

【図4】本発明の第2実施例による位置決め装置の概略
構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a positioning device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例による位置決め装置の概略
構成を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a positioning device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】平行平板ガラスによる光軸の平行移動の説明に
供する側面図である。
FIG. 6 is a side view for explaining parallel movement of an optical axis by a parallel plate glass.

【図7】マスクを位置決めする場合の位置決め装置の概
略構成を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of a positioning device when positioning a mask.

【図8】従来の位置決めマークの検出手順を示すフロー
チヤートである。
FIG. 8 is a flow chart showing a conventional procedure for detecting a positioning mark.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20、30……露光装置、12、13、14……位
置決め装置、2……感光基板、3……ステージ、4……
位置決めマーク、5A、5B……干渉計、6A、6B…
…ステージ用駆動モータ、7……検出光学系、8……位
置検出センサ、9……画像処理ユニツト、10……光
軸、11……マスク、21……位置検出センサユニツ
ト、22A、22B……位置検出センサユニツト用駆動
モータ、31……平行平板ガラス、31A……ガラス
部、32A、32B……平行平板ガラス用駆動モータ。
1, 20, 30 ... Exposure device, 12, 13, 14 ... Positioning device, 2 ... Photosensitive substrate, 3 ... Stage, 4 ...
Positioning marks, 5A, 5B ... Interferometer, 6A, 6B ...
... Stage drive motor, 7 ... Detection optical system, 8 ... Position detection sensor, 9 ... Image processing unit, 10 ... Optical axis, 11 ... Mask, 21 ... Position detection sensor unit, 22A, 22B ... ... Position detection sensor unit drive motor, 31 ... parallel plate glass, 31A ... glass part, 32A, 32B ... parallel plate glass drive motor.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 9/02 H01L 21/30 525 X Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location G03F 9/02 H01L 21/30 525 X

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスク又は感光基板上のアライメントマー
クを検出することにより前記マスク又は感光基板を予め
設定された基準に対して位置決めする位置決め装置にお
いて、 前記感光基板又はマスクはアライメント用のマークを備
えており、該マークを検出光学系を介して撮像し、該撮
像によつて得られる情報を処理することによつて前記マ
ークの位置を検出する位置検出手段と、 該検出したマークを前記検出光学系による撮像領域内に
移動して前記マークの位置を検出した後、該検出結果に
基づいて前記感光基板又はマスクと前記検出光学系の光
軸とを該光軸と直交する方向に相対的に移動させること
により、前記検出したマークを前記検出光学系の光軸近
傍の位置まで移動させる駆動手段とを具え、前記相対移
動後、再度前記マークの位置を検出することを特徴とす
る位置決め装置。
1. A positioning device for positioning the mask or the photosensitive substrate with respect to a preset reference by detecting an alignment mark on the mask or the photosensitive substrate, wherein the photosensitive substrate or the mask includes an alignment mark. Position detection means for detecting the position of the mark by imaging the mark via a detection optical system and processing the information obtained by the imaging, and the detected mark for detecting the position of the mark. After detecting the position of the mark by moving within the imaging area of the system, the photosensitive substrate or mask and the optical axis of the detection optical system are relatively moved in a direction orthogonal to the optical axis based on the detection result. Drive means for moving the detected mark to a position in the vicinity of the optical axis of the detection optical system by moving the detected mark, and after the relative movement, the mark is again moved. Positioning device and detecting the location.
【請求項2】前記駆動手段は平行平板ガラスでなり、前
記検出したマークの位置に対する前記光軸の位置誤差を
演算する演算手段を有し、該演算手段による演算結果に
基づいて前記平行平板ガラスを駆動して前記光軸を前記
マーク近傍の位置まで移動させた後、再度前記マークの
位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の位置
決め装置。
2. The parallel plate glass, wherein the driving means is made of parallel plate glass, and has a calculating means for calculating a position error of the optical axis with respect to the detected position of the mark, based on the calculation result by the calculating means. The positioning device according to claim 1, further comprising: driving the optical axis to move the optical axis to a position near the mark, and then detecting the position of the mark again.
【請求項3】マスク又は感光基板上のアライメントマー
クを検出することにより前記マスク又は感光基板を予め
設定された基準に対して位置決めする位置決め方法にお
いて、 前記感光基板又はマスク上に設けられたアライメント用
のマークを検出光学系を介して撮像し、該撮像によつて
得られる情報を処理することによつて前記マークの位置
を検出し、 該検出したマークを前記検出光学系による撮像領域内に
移動して前記マークの位置を検出した後、該検出結果に
基づいて前記感光基板又はマスクと前記検出光学系の光
軸とを該光軸と直交する方向に相対的に移動させること
により、前記検出したマークを前記検出光学系の光軸近
傍の位置まで移動させ、 前記相対移動後、再度前記マークの位置を検出すること
を特徴とする位置決め方法。
3. A positioning method for positioning the mask or the photosensitive substrate with respect to a preset reference by detecting an alignment mark on the mask or the photosensitive substrate, the alignment method being provided on the photosensitive substrate or the mask. The mark is imaged through the detection optical system, the position of the mark is detected by processing the information obtained by the image pickup, and the detected mark is moved into the image pickup area by the detection optical system. After detecting the position of the mark, the detection is performed by moving the photosensitive substrate or mask and the optical axis of the detection optical system relatively in a direction orthogonal to the optical axis based on the detection result. The positioning method, wherein the mark is moved to a position near the optical axis of the detection optical system, and after the relative movement, the position of the mark is detected again.
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