JPS6067822A - 光学式自動位置決め装置 - Google Patents
光学式自動位置決め装置Info
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- JPS6067822A JPS6067822A JP58176835A JP17683583A JPS6067822A JP S6067822 A JPS6067822 A JP S6067822A JP 58176835 A JP58176835 A JP 58176835A JP 17683583 A JP17683583 A JP 17683583A JP S6067822 A JPS6067822 A JP S6067822A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、＠綱加工技術などに利用される光学式自動位
置決め装置に関する。
置決め装置に関する。
２枚１組の回折格子の透過光あるいは反射光から得られ
るモアレ信号が回折格子の相対位置の変位測定や制御に
利用できるという原理は、ジェイ・ギルド（、Ｊ。
るモアレ信号が回折格子の相対位置の変位測定や制御に
利用できるという原理は、ジェイ・ギルド（、Ｊ。
Ｇｕｉｌｃｌ）によって、オノクス７オード社（Ｏｘ４
ｏｒｃｌ Ｕ。
ｏｒｃｌ Ｕ。
Ｐ、）出版のディ７ラクシヨン・グレイティンゲス・ア
ズ・メゾヤリング・スケールス（Ｄ １ｆｆｒａｃｔｉ
ｏｎ Ｇｒａｔ−ｉｎｇｓ ａｓ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
５ｃａｌｅｓ、 １９６０年）に発表されている。
ズ・メゾヤリング・スケールス（Ｄ １ｆｆｒａｃｔｉ
ｏｎ Ｇｒａｔ−ｉｎｇｓ ａｓ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
５ｃａｌｅｓ、 １９６０年）に発表されている。
この原理を利用して位置決めをおこなう従来の技術の１
つとして、モアレ信号が最小になるように制御する手段
がある。
つとして、モアレ信号が最小になるように制御する手段
がある。
この手段の問題、αは、設定位置に対する信号の変位が
ゼロとなる点を用いて位置決めを行なってしするために
、位置決めの精度が制限される点である。
ゼロとなる点を用いて位置決めを行なってしするために
、位置決めの精度が制限される点である。
さらに、同じ原理を利用して位置決めを行なう従来の技
術の１つに、モアレ信号の±１次の回折信号を比較する
手段がある。
術の１つに、モアレ信号の±１次の回折信号を比較する
手段がある。
この手段では、２光束を分離し、かつ変調信号を受光す
るなどの技術と組み合せることにより、位置決め精度を
２０ｎｍまで高めることができるが、より高精度の位置
決めを行ないたいという要望がある。
るなどの技術と組み合せることにより、位置決め精度を
２０ｎｍまで高めることができるが、より高精度の位置
決めを行ないたいという要望がある。
本発明は、このような問題点を解消しようとするもので
、簡素な構造で、高精度な位置決めを行なうことができ
るようにした、光学式自動位置決め装置を提供すること
を目的とする。
、簡素な構造で、高精度な位置決めを行なうことができ
るようにした、光学式自動位置決め装置を提供すること
を目的とする。
このため、本発明の光学式自動位置決め装置は、所定間
隔で配設された２枚の基板の相互位置を調整する自動位
置決め装置において、上記基板のうちの一方に取り付け
られた第１の格子板と、上記基板のうちの他方に上記ｆ
ｊＳ１の格子板と平行に取り付けられた第２の格子板と
をそなえるととも°に、上記第１の格子板へレーザー光
を照射するレーザー光源と、」−記載１および第２の格
子板を経由したレーザー光によるモアレ信号に基づき上
記基板のいずれかを位置調整する位置調整手段と、同位
置調整手段からの制御信号を受けて上記基板のいずれか
を所定方向に駆動する駆動機構とをそなえ、上記位置Ｐ
Ｊ！４整手段が、上記第１の格子板に形成された第１お
よび第２の回折格子部と、上記第２の格子板に形成され
た第３および第４の回折格子部と、上記第３の回折格子
部を経由したレーザー光を受けモアレ信号を分離検出す
る第１の光電検出器と、上記第４の回折格子部を経由し
たレーサー光を受けモアレ信号を分離検＋ｇする！＠２
の光電検出器と、１ユ記の第１および第２の光電検出器
からの検出信号を比較する比較器と、同比較器からの比
較信号に基づきＬ記制御イぼ号を出力する制御器とで構
成されて、上記の第１および第２の格子板の整合時にお
いて、上記第３の回折格子部が、上記第１の回折格子部
に対して位相遅れの位置に形成されるとともに、上記第
４の回折格子部が、」−記載２の回折格子部に対して位
相進みの位置に形成されたことを特徴としている。
隔で配設された２枚の基板の相互位置を調整する自動位
置決め装置において、上記基板のうちの一方に取り付け
られた第１の格子板と、上記基板のうちの他方に上記ｆ
ｊＳ１の格子板と平行に取り付けられた第２の格子板と
をそなえるととも°に、上記第１の格子板へレーザー光
を照射するレーザー光源と、」−記載１および第２の格
子板を経由したレーザー光によるモアレ信号に基づき上
記基板のいずれかを位置調整する位置調整手段と、同位
置調整手段からの制御信号を受けて上記基板のいずれか
を所定方向に駆動する駆動機構とをそなえ、上記位置Ｐ
Ｊ！４整手段が、上記第１の格子板に形成された第１お
よび第２の回折格子部と、上記第２の格子板に形成され
た第３および第４の回折格子部と、上記第３の回折格子
部を経由したレーザー光を受けモアレ信号を分離検出す
る第１の光電検出器と、上記第４の回折格子部を経由し
たレーサー光を受けモアレ信号を分離検＋ｇする！＠２
の光電検出器と、１ユ記の第１および第２の光電検出器
からの検出信号を比較する比較器と、同比較器からの比
較信号に基づきＬ記制御イぼ号を出力する制御器とで構
成されて、上記の第１および第２の格子板の整合時にお
いて、上記第３の回折格子部が、上記第１の回折格子部
に対して位相遅れの位置に形成されるとともに、上記第
４の回折格子部が、」−記載２の回折格子部に対して位
相進みの位置に形成されたことを特徴としている。
υ下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜４図は本発明の第１実施例としての透過型光学式
自動位置決め装置を示すもので、第１図はその全体構成
を示す斜視図、第２図（、）はその第１の格子板を示す
説明図、第２図（ｂ）はその第２の格子板を示す説明図
、第３図は光電検出器と比較器との接続を示す電気回路
図、第４図（ａ）〜（ｃｌ）はいずれも格子板を経由し
たレーザー光の強度を示すグラフであり、第５゜６図は
いずれも」１記本発明の装置における実験例の作用を説
明するためのグラフであり、＠７図はその回折格子部の
変形例を示すもので、ライン・アント・スペースの幅を
２段にした＄１の格子板を示す説明図であり、第８図は
本発明の第２実施例としての反射型光学式自動位置決め
装置の全体構成を示す斜視図である。
第１〜４図は本発明の第１実施例としての透過型光学式
自動位置決め装置を示すもので、第１図はその全体構成
を示す斜視図、第２図（、）はその第１の格子板を示す
説明図、第２図（ｂ）はその第２の格子板を示す説明図
、第３図は光電検出器と比較器との接続を示す電気回路
図、第４図（ａ）〜（ｃｌ）はいずれも格子板を経由し
たレーザー光の強度を示すグラフであり、第５゜６図は
いずれも」１記本発明の装置における実験例の作用を説
明するためのグラフであり、＠７図はその回折格子部の
変形例を示すもので、ライン・アント・スペースの幅を
２段にした＄１の格子板を示す説明図であり、第８図は
本発明の第２実施例としての反射型光学式自動位置決め
装置の全体構成を示す斜視図である。
第１図に示すように、本発明の第１実施例では、平行な
レーザー光■、をＺ方向に出力するレーザー光源Ｓか設
けられでおり、このレーザー光源Ｓには図示しない光学
手段が接続されている。
レーザー光■、をＺ方向に出力するレーザー光源Ｓか設
けられでおり、このレーザー光源Ｓには図示しない光学
手段が接続されている。
レーサー光りは、第１の格子板Ａに垂直に照射するＪ−
うになっていて、第１の格子板Ａは、基板としての半導
体用マスク１に（＝Ｉ設されている。
うになっていて、第１の格子板Ａは、基板としての半導
体用マスク１に（＝Ｉ設されている。
この第１の格子板Ａと平行に、かつ、所定間隔をおいて
、第２の格子板Ｂが設けられていて、第２の格子板Ｂは
、第１の格子板Ａを透過したレーザー光１−を受けるよ
うになっており、位置制御対象としての半導体基板２に
付設されでいる。
、第２の格子板Ｂが設けられていて、第２の格子板Ｂは
、第１の格子板Ａを透過したレーザー光１−を受けるよ
うになっており、位置制御対象としての半導体基板２に
付設されでいる。
第２の格子板Ｂを透過したレーサー光Ｉ−は、光電検出
板Ｃにほぼ垂直に照射するようになっている。
板Ｃにほぼ垂直に照射するようになっている。
第１の格子板Ａには、十字線９により分割された４つの
領域における回折格子部Ａ１１Ａｚ＋Ａｓ＋Ａ＜に、回
折格子３，４が描画されており、第２の格子板Ｂには、
十字線１０により分割された４つの領域における回折格
子部Ｂ、、Ｂ３．Ｂ、、Ｂ、に、回折格子３，４が描ｉ
ｉ！！Ｉされている。
領域における回折格子部Ａ１１Ａｚ＋Ａｓ＋Ａ＜に、回
折格子３，４が描画されており、第２の格子板Ｂには、
十字線１０により分割された４つの領域における回折格
子部Ｂ、、Ｂ３．Ｂ、、Ｂ、に、回折格子３，４が描ｉ
ｉ！！Ｉされている。
すなわち、Ｘ方向の位置；１５１整手段における第１の
格子板Ａの第１の回折格子部Ａ１および第２の回折格子
部Ａ２と、第２の格子板Ｂの第３の回折格子部Ｂ、およ
び第４の回折格子部Ｂ２とに回折格子３が描画されてお
り、Ｙ方向の位置調整手段における第１の格子板）〜の
第１の回折格子部Ａ、および第２の回折格子’Ｒ＆ Ａ
、と、第２の格子板Ｂの第３の回折格子部Ｂ、および
第４の回折格子部Ｂ４とに回折格子４が描画されでν・
る。
格子板Ａの第１の回折格子部Ａ１および第２の回折格子
部Ａ２と、第２の格子板Ｂの第３の回折格子部Ｂ、およ
び第４の回折格子部Ｂ２とに回折格子３が描画されてお
り、Ｙ方向の位置調整手段における第１の格子板）〜の
第１の回折格子部Ａ、および第２の回折格子’Ｒ＆ Ａ
、と、第２の格子板Ｂの第３の回折格子部Ｂ、および
第４の回折格子部Ｂ４とに回折格子４が描画されでν・
る。
光電検出板Ｃには、４つの充電検出器（７オトグイオー
ド）Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ１が設けられてしする。
ド）Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ１が設けられてしする。
Ｘ方向において、前記第１の回折格子部Ａ１に入射した
レーザー光りは、第３の回折格子部Ｂ１を透過するよう
になっており、第３の回折格子部Ｂ１を透過したレーサ
ー光りは、第１の充電検出器Ｃ１へＩ！ｌ’ｔＵｔされ
る。
レーザー光りは、第３の回折格子部Ｂ１を透過するよう
になっており、第３の回折格子部Ｂ１を透過したレーサ
ー光りは、第１の充電検出器Ｃ１へＩ！ｌ’ｔＵｔされ
る。
また、前記第２の回折格子部Ａ ２ ＋こ入ｒ４１シた
レーサ゛−光りは、第４の回折格子部Ｂ２を透過するよ
う【ニなっており、第４の回折格子部Ｂ２を透過したレ
ー・デー光りは、第２の充電検出器Ｃ７へ照射される。
レーサ゛−光りは、第４の回折格子部Ｂ２を透過するよ
う【ニなっており、第４の回折格子部Ｂ２を透過したレ
ー・デー光りは、第２の充電検出器Ｃ７へ照射される。
同様に、Ｙ方向におり・て、レーザー光Ｌｌよ、［Ａ、
→Ｂ、→Ｃ，Ｊおよびｌ Ａ、→Ｂ４→Ｃ，Ｊと進むよ
うｉ二、各格子板Ａ、Ｂおよび光電検出板Ｃに各回折４
各子音トおよび充電検出器が配設されて−・る。
→Ｂ、→Ｃ，Ｊおよびｌ Ａ、→Ｂ４→Ｃ，Ｊと進むよ
うｉ二、各格子板Ａ、Ｂおよび光電検出板Ｃに各回折４
各子音トおよび充電検出器が配設されて−・る。
各光電検出器Ｃ，，Ｃ２の検出信号は、第３図に示すよ
うに、Ｘ方向の比較器（コンノくレータ等）Ｄｘへそれ
ぞれ出力されるようになっており、Ｘ方向の比較１％Ｄ
ｘで比較された信号は、Ｘ方向の制御２診（電圧発生Ｂ
Ｎ等）Ｅ×へ供給される。
うに、Ｘ方向の比較器（コンノくレータ等）Ｄｘへそれ
ぞれ出力されるようになっており、Ｘ方向の比較１％Ｄ
ｘで比較された信号は、Ｘ方向の制御２診（電圧発生Ｂ
Ｎ等）Ｅ×へ供給される。
Ｘ方向の制御器Ｅｘは、比較信号を受１すで、Ｘ方向の
駆動機構（積層圧電素子等）Ｆｘへａ＋１＋御信号を出
カー歓るようになってし・で、これにより、Ｘ方向の駆
動機構Ｆ×は、第２の格子板Ｂを第１図中ｌこ示すＸ′
）５向−駆動する。すなわち、半導体基板２は、Ｘ方向
へ駆動される。
駆動機構（積層圧電素子等）Ｆｘへａ＋１＋御信号を出
カー歓るようになってし・で、これにより、Ｘ方向の駆
動機構Ｆ×は、第２の格子板Ｂを第１図中ｌこ示すＸ′
）５向−駆動する。すなわち、半導体基板２は、Ｘ方向
へ駆動される。
各光電検出器Ｃ，，Ｃ４の検出信号は、Ｙ方向の比較器
（フンパレータｈＪ） Ｄ ｙへそれぞれ出力されるよ
うになっており、Ｙ方向の比較器Ｄｙで比較された信号
は、）′方向の制御器（電圧発生器等）Ｅｙへ供給され
る。
（フンパレータｈＪ） Ｄ ｙへそれぞれ出力されるよ
うになっており、Ｙ方向の比較器Ｄｙで比較された信号
は、）′方向の制御器（電圧発生器等）Ｅｙへ供給され
る。
Ｙ方向の制御器Ｅｙは、比較信号を受けて、Ｙ方向の駆
動機構（積層圧電素子等）Ｆｙへ制御信号を出力するよ
うになっていて、これにより、Ｙ方向の駆動機構Ｆｙは
、第２の格子板Ｂを第１図中に示すＹ方向へ駆動する。
動機構（積層圧電素子等）Ｆｙへ制御信号を出力するよ
うになっていて、これにより、Ｙ方向の駆動機構Ｆｙは
、第２の格子板Ｂを第１図中に示すＹ方向へ駆動する。
すなわち、半導体基板２は、Ｙ方向へ駆！Ｉ！Ｉ］され
る。
る。
光電検出板Ｃは、このように１チップ分割光電素子で枯
ｒ＆されており、光電検出器ｃ、、ｃ２．ｃ、、ｃ、に
は電圧が印加されていて、光強度は抵抗器Ｒを介して検
出される。
ｒ＆されており、光電検出器ｃ、、ｃ２．ｃ、、ｃ、に
は電圧が印加されていて、光強度は抵抗器Ｒを介して検
出される。
また、光電検出器Ｃ，；Ｃ２とＸ方向の比較器Ｄｘとの
間および光電検出器Ｃ３： Ｃ４とＹ方向の比較器Ｄｙ
との間には、それぞれ図示しない増幅器と差動増幅器と
が介装されている。
間および光電検出器Ｃ３： Ｃ４とＹ方向の比較器Ｄｙ
との間には、それぞれ図示しない増幅器と差動増幅器と
が介装されている。
なお、第３図中の符号Ｒは抵抗器を示しており、＼ｌは
電源を示している。
電源を示している。
次に、第２図（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、ｆ
Ａｌおよび第２の格子板Ａ、Ｂの回折格子３，４の詳細
を以下に説明する。
Ａｌおよび第２の格子板Ａ、Ｂの回折格子３，４の詳細
を以下に説明する。
第２図（ａ）、（ｂ）中の各寸法は、μＩ１１単位で示
しである。
しである。
５０００μｍＸ５０００μｍの格子板Ａ、Ｂには、その
中央に幅９６μｍの十字線９，１ｏを残して、この十字
！ａ９．１０で４分割された２０００８ｍＸ２０００μ
ｍの領域の回折格子部Ａ、、Ａ２．Ａ、、Ａ４．ｐ、、
Ｂ２．ｓ、、Ｂ。
中央に幅９６μｍの十字線９，１ｏを残して、この十字
！ａ９．１０で４分割された２０００８ｍＸ２０００μ
ｍの領域の回折格子部Ａ、、Ａ２．Ａ、、Ａ４．ｐ、、
Ｂ２．ｓ、、Ｂ。
に幅８μｍのライン・アンド・スペースのＩＩ折４１３
゜４［第２図（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ拡大して一部
のみ示す］が電子線描画法等により描かれている。
゜４［第２図（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ拡大して一部
のみ示す］が電子線描画法等により描かれている。
回折格子部Ａ、、Ａ、と回折格子部Ａ ｚ ＋ Ａ ＋
との回折格子３．４の溝方向は互いに９０度人々ってい
る。
との回折格子３．４の溝方向は互いに９０度人々ってい
る。
回折格子部Ａ１とＢ１との空間位相関係および回折格子
部Ａ、とＢ２との空間位相関係は、第４図（、）〜（ｄ
）に示すように、それぞれに単独にレーザー光１−を照
射させた通過光の強度を用いて示される。
部Ａ、とＢ２との空間位相関係は、第４図（、）〜（ｄ
）に示すように、それぞれに単独にレーザー光１−を照
射させた通過光の強度を用いて示される。
また、回折格子部Ｂ、、Ｂ２と回折格子Ｂ、、Ｒ，の回
折格子３．７↓の溝方向も互いに９０度人々っている。
折格子３．７↓の溝方向も互いに９０度人々っている。
第１の格子ＦｉＡの回折格子３，４では、どの回ｈｆ格
子３，４もライン・アンド・スペースが９０度の位相差
すなわちライン・アンド・スペースの幅の半分４μ「１
のずれをもつ。
子３，４もライン・アンド・スペースが９０度の位相差
すなわちライン・アンド・スペースの幅の半分４μ「１
のずれをもつ。
第２の格子板Ｂの回折格子３，４では、回折格子部Ｂ、
のライン・アンド・スペースに対して回折格子部Ｂ２の
ライン・アンド・スペースが１８０度の位相差、すなわ
ち８μ階のずれをもつ。
のライン・アンド・スペースに対して回折格子部Ｂ２の
ライン・アンド・スペースが１８０度の位相差、すなわ
ち８μ階のずれをもつ。
同様に、回折格子部Ｂ、のライン・アンド・スペースに
対して回折格子部Ｂ、のライン・アンド・スペースも１
８０度の位相差、すなわち８μｍのずれをもつ。
対して回折格子部Ｂ、のライン・アンド・スペースも１
８０度の位相差、すなわち８μｍのずれをもつ。
また、第１および第２の格子板Ａ、Ｂの各十字線９゜１
０を合せると、回折格子部Ａ、のライン・アンｌ’・ス
ペースの位相に対して回折格子部Ｂ１のライン・アンド
・スペースの位相は９０度遅れ、回折格子部Ａ２のライ
ン・アンド・スペースの位相に対して回折格子部Ｂ２の
ライン・アンド・スペースの位相は９０度進む。
０を合せると、回折格子部Ａ、のライン・アンｌ’・ス
ペースの位相に対して回折格子部Ｂ１のライン・アンド
・スペースの位相は９０度遅れ、回折格子部Ａ２のライ
ン・アンド・スペースの位相に対して回折格子部Ｂ２の
ライン・アンド・スペースの位相は９０度進む。
同様に、回折格子部Ａ、のライン・アンド・スペースの
位相に対して回折格子部Ｂ、の２イン・アンド・スペー
スの位相が９０度遅れ、回折格子部Ａ、のライン・アン
ド・スペースの位相に対して回折格子部Ｂ４のライン・
アンド・スペースの位相が９０度進む。
位相に対して回折格子部Ｂ、の２イン・アンド・スペー
スの位相が９０度遅れ、回折格子部Ａ、のライン・アン
ド・スペースの位相に対して回折格子部Ｂ４のライン・
アンド・スペースの位相が９０度進む。
回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子３の組と回折格子部Ａ
２．Ｂ２の回折格子３の組とのライン・アンド・スペー
スの位置関係ならびに回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子
４の卸と回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子４の組とのラ
イン・アンド・スペースの位置関係を、第２図（ａ）。
２．Ｂ２の回折格子３の組とのライン・アンド・スペー
スの位置関係ならびに回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子
４の卸と回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子４の組とのラ
イン・アンド・スペースの位置関係を、第２図（ａ）。
（ｂ）に示すように、ライン・アンド・スペースの位相
が９０度遅れの位置関係と９０度進みの位置関係とした
とき、それぞれ「９０度位相遅れの回折格子の関係」お
よび「９０度位相進みの回折格子の関係Ｊにあるという
ことにする。
が９０度遅れの位置関係と９０度進みの位置関係とした
とき、それぞれ「９０度位相遅れの回折格子の関係」お
よび「９０度位相進みの回折格子の関係Ｊにあるという
ことにする。
本発明の第１実施例における光学式自動位置決め装置は
上述のごとく構成されているので、まず、各格子板Ａ、
Ｂに描かれている十字線９，１ｏを用いて、従来の目視
による十字線合せの方法により、数μｍ程度の精度の大
まかな位１買決めを行なう。
上述のごとく構成されているので、まず、各格子板Ａ、
Ｂに描かれている十字線９，１ｏを用いて、従来の目視
による十字線合せの方法により、数μｍ程度の精度の大
まかな位１買決めを行なう。
つきに、レーサー光１−を用いて、回折格子部Ａ、、Ｂ
。
。
の回折格子３の組５と回折格子部Ａ２．Ｂ２の回折格子
３の組６とから得られる、位置に対して正弦的に変化す
るモアレ信号を それぞれ光電検出器Ｃ，，Ｃ３で検出
する。２つの組５，６の回折格子３は、１ｌｆｉ２図（
ａＬ（ｂ）にそれぞれ示したように、ライン・アンド・
スペースの位置関係からそれぞれ９０度位相遅れの回折
格子の関係と９０度位相進みの回折格子の関係とにある
ので、これらの組５，６がら得られるモアレ信号は、相
互に１８０度ずれた位相をもつ。
３の組６とから得られる、位置に対して正弦的に変化す
るモアレ信号を それぞれ光電検出器Ｃ，，Ｃ３で検出
する。２つの組５，６の回折格子３は、１ｌｆｉ２図（
ａＬ（ｂ）にそれぞれ示したように、ライン・アンド・
スペースの位置関係からそれぞれ９０度位相遅れの回折
格子の関係と９０度位相進みの回折格子の関係とにある
ので、これらの組５，６がら得られるモアレ信号は、相
互に１８０度ずれた位相をもつ。
Ｘ方向のコンパレータＤｘでは、光電検出器ｃ１．ｃ２
で検出された検出強度ＩＣ１ｌＩＣ２を比較し、それら
の大小ＩｃＩ＞ Ｔｃ、Ｔｃ、＜ Ｉｃ２を判別する。
で検出された検出強度ＩＣ１ｌＩＣ２を比較し、それら
の大小ＩｃＩ＞ Ｔｃ、Ｔｃ、＜ Ｉｃ２を判別する。
一定の初期電圧Ｖ。が電圧発生器Ｅ×から積層圧電索子
Ｆ×に印加されている。
Ｆ×に印加されている。
フンパレータＤｘでＩｅ＋＞Ｉｃ２と判別している開、
電圧発生器Ｅｘから積層圧電素子Ｆｘに印加されている
電圧は、１パルス電圧Δｖ０ずっ下げられる。
電圧発生器Ｅｘから積層圧電素子Ｆｘに印加されている
電圧は、１パルス電圧Δｖ０ずっ下げられる。
そ（−て このパルス電圧Δ■ｏに比例して積層圧電素
子Ｆｘが変位し１、第２の格子板Ｂを動かす。
子Ｆｘが変位し１、第２の格子板Ｂを動かす。
また、コンパレータＤ×でＩｃ［く１ｃ２と判別してい
る間、電圧発生器Ｅ×から積層圧電素子Ｆｘに印加され
ている電圧か、１パルス電圧Δ＼１０ずっ上けられ、こ
のパルス電圧ΔＶｏに比例して積層圧電素子Ｆｘが変位
し、第２の格子板Ｂを−に記と反対方向に動かす。
る間、電圧発生器Ｅ×から積層圧電素子Ｆｘに印加され
ている電圧か、１パルス電圧Δ＼１０ずっ上けられ、こ
のパルス電圧ΔＶｏに比例して積層圧電素子Ｆｘが変位
し、第２の格子板Ｂを−に記と反対方向に動かす。
そして、Ｊ（Ｈ，＝ｉｃ２の近傍でパルス電圧は止めら
れる。
れる。
すなわち、これら２つの組５，６の回折格子から得られ
るモアレ信号強度が等しくなるように位置制御される。
るモアレ信号強度が等しくなるように位置制御される。
このようにして、回折格子の溝方向に直角方向の位置決
めすなわちＸ方向の位置決めを行なう。
めすなわちＸ方向の位置決めを行なう。
同様に、Ｙ方向においては、回折格子部Ａ３．Ｂ、の回
折格子４の紐７と回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子４の
！ｆ１８とから得られるモアレ信号を用いて、位置決め
を行なう。
折格子４の紐７と回折格子部Ａ、、Ｂ、の回折格子４の
！ｆ１８とから得られるモアレ信号を用いて、位置決め
を行なう。
次に、本発明の実験例について説明すると、第１図に示
す構成において、レーザー光源Ｓには、波長６３２．８
１１ｎのヘリ１クム・ネオンレーザ−が用いられ、各回
折格子部Ａ、、Ａ２．Ｂ、、Ｂ２には、１００μｍのラ
インー７ンド・スペースの回折格子３が電子線描画法で
作成された大きさＳｍｍＸ５ｍｍのものが用いられる。
す構成において、レーザー光源Ｓには、波長６３２．８
１１ｎのヘリ１クム・ネオンレーザ−が用いられ、各回
折格子部Ａ、、Ａ２．Ｂ、、Ｂ２には、１００μｍのラ
インー７ンド・スペースの回折格子３が電子線描画法で
作成された大きさＳｍｍＸ５ｍｍのものが用いられる。
そして、第１の格子板Ａと第２の格子板Ｂとの間隔は、
７レネル領域に設定され（例えば、１ｍｍ）、充電検出
板Ｃにの充電素子には７オトダイオードが２個用いられ
て、光電検出板Ｃの位置は、７ラウンホー７７領域に配
置され、かつ７オトダイオードＣ，、Ｃ２に０次の回折
像のみが入り、１次の回折像が入らないように、第２の
格子板Ｂから離して（例えば、１．２＋１１）設置され
る。
７レネル領域に設定され（例えば、１ｍｍ）、充電検出
板Ｃにの充電素子には７オトダイオードが２個用いられ
て、光電検出板Ｃの位置は、７ラウンホー７７領域に配
置され、かつ７オトダイオードＣ，、Ｃ２に０次の回折
像のみが入り、１次の回折像が入らないように、第２の
格子板Ｂから離して（例えば、１．２＋１１）設置され
る。
７オトダイオードＣ，、Ｃ２の出力は増幅器と差動増幅
器とを通してコンパレータＤｘに入力され、第２の格子
板Ｂを固定したＸＹステージのＸ方向の駆動機構Ｆ×に
パルスモータが用いられ、パルスモータを動かすパルス
電圧が電圧発生器Ｅ×で発生される。
器とを通してコンパレータＤｘに入力され、第２の格子
板Ｂを固定したＸＹステージのＸ方向の駆動機構Ｆ×に
パルスモータが用いられ、パルスモータを動かすパルス
電圧が電圧発生器Ｅ×で発生される。
以下、Ｘ方向についての位置設定実験を示す。
第５図は、縦軸に７オトダイオードＣ，、Ｃ２で検出さ
れ、増幅器で増幅されたモアレ信号の検出強度をとり、
横軸に第２の格子板Ｂの第１の格子板Ａに対する相対位
置をとったもので、実験例において、Ｘ軸の電圧発生器
Ｅｘをオフとしてモアレ信号を測定した結果である。
ここで、第５図中の符号１ｅｌｌＩＣ２は、それぞれ光
電検出器Ｃ，，Ｃ２で検出されるモアレ信号の検出強度
を示す。
れ、増幅器で増幅されたモアレ信号の検出強度をとり、
横軸に第２の格子板Ｂの第１の格子板Ａに対する相対位
置をとったもので、実験例において、Ｘ軸の電圧発生器
Ｅｘをオフとしてモアレ信号を測定した結果である。
ここで、第５図中の符号１ｅｌｌＩＣ２は、それぞれ光
電検出器Ｃ，，Ｃ２で検出されるモアレ信号の検出強度
を示す。
第６図は、Ｘ紬の差動増幅器の出力を記録計に時間軸ｔ
で記録したものであり、時刻Ｑ１では、Ｘ軸の電圧発生
器Ｅ×をオフとし、第２の格子板Ｂを第５図の設定体Ｍ
Ｐ。から手動でプラス側にＩＱμｍ動かし、時刻Ｒ１で
Ｘ軸の電圧発生器Ｅ×をオンとして位置制御を自動的に
おこなわせ、つぎに時刻Ｑ２では、Ｘ軸の電圧発生器Ｅ
λを再度オフとし、第２の格子板Ｂを設定位置Ｐ０から
こんどはマイナス側に１０μＭ動かし、時刻Ｒ２で再度
Ｘ軸の電圧発生器Ｅ×をオンとして位置制御を自動的に
行なわせた位置制御の動作特性を示す実験結果である。
で記録したものであり、時刻Ｑ１では、Ｘ軸の電圧発生
器Ｅ×をオフとし、第２の格子板Ｂを第５図の設定体Ｍ
Ｐ。から手動でプラス側にＩＱμｍ動かし、時刻Ｒ１で
Ｘ軸の電圧発生器Ｅ×をオンとして位置制御を自動的に
おこなわせ、つぎに時刻Ｑ２では、Ｘ軸の電圧発生器Ｅ
λを再度オフとし、第２の格子板Ｂを設定位置Ｐ０から
こんどはマイナス側に１０μＭ動かし、時刻Ｒ２で再度
Ｘ軸の電圧発生器Ｅ×をオンとして位置制御を自動的に
行なわせた位置制御の動作特性を示す実験結果である。
第５図において、実験例に則して本発明の動作原理を説
明する。本実験例では、９０度位相遅れの回折格子の関
係と９０度位相進みの回折格子の関係とにある２組の回
折格子５，６を用いるために、回折格子の相対位置に対
して正弦的に変化しているモアｌ’ ４Ｈ号の検出強度
Ｔｃ、と検出強度■ｃ２とは、相互に１８０度ずれた位
相を示している。
明する。本実験例では、９０度位相遅れの回折格子の関
係と９０度位相進みの回折格子の関係とにある２組の回
折格子５，６を用いるために、回折格子の相対位置に対
して正弦的に変化しているモアｌ’ ４Ｈ号の検出強度
Ｔｃ、と検出強度■ｃ２とは、相互に１８０度ずれた位
相を示している。
したがって、モアレ信号の検出強度の差（Ｉｃ、ＩＣ２
）がゼロとなる第２の格子板Ｂの位置は、・・・ ｐ−
２゜Ｐ−１＋Ｐｏ＋Ｐ ＋ｌＩＰ ＋２１ ・・・と１
００μｍ間隔で得られる。設定位置はこのうちの１点で
あり、ここでは２０点とする。
）がゼロとなる第２の格子板Ｂの位置は、・・・ ｐ−
２゜Ｐ−１＋Ｐｏ＋Ｐ ＋ｌＩＰ ＋２１ ・・・と１
００μｍ間隔で得られる。設定位置はこのうちの１点で
あり、ここでは２０点とする。
第２の格子板Ｂの現在の位置が、設定位置Ｐ。からプラ
ス側にずれていてその範囲がほばＰｏからＰ＋＋までの
開では、モアレ信号の検出強度の差（■ｃ１−１ｃ２）
がプラスとなり、フンパレータＤｘから■引＞Ｔｃ２の
判別出力がでる。
ス側にずれていてその範囲がほばＰｏからＰ＋＋までの
開では、モアレ信号の検出強度の差（■ｃ１−１ｃ２）
がプラスとなり、フンパレータＤｘから■引＞Ｔｃ２の
判別出力がでる。
そ１−で、電圧発生器Ｅｘはパルス電圧を発生し、パル
スモータを右回転させ、第２の格子板Ｂをマイナス側に
駆動する。
スモータを右回転させ、第２の格子板Ｂをマイナス側に
駆動する。
また、第２の格子板Ｂの位置がマイナス側にずれていて
その範囲がＰｏから１．までの開では、モアレ信号の検
出強度の差（Ｔｃ１−１ｃ２）がマイナスとなり、コン
パレータＤ×がらＩｃｌ＜ＩＣ２の判別出力が出る。
その範囲がＰｏから１．までの開では、モアレ信号の検
出強度の差（Ｔｃ１−１ｃ２）がマイナスとなり、コン
パレータＤ×がらＩｃｌ＜ＩＣ２の判別出力が出る。
そして、電圧発生器Ｅ×はバフ１＜スミ圧を発生し、パ
ルスモータを左回転させ、第２の格子板Ｂをプラス側に
駆動する。
ルスモータを左回転させ、第２の格子板Ｂをプラス側に
駆動する。
しかし、第２の格子板Ｂの位置が設定位置Ｐ０の極近傍
にあれば、モアレ信号の検出強度の差（Ｉｃ１１ｃ２）
１土はぼ七゛口となり、コンパレータＤＸカ）らは丁ｃ
ｒ＞Ｔｅ。
にあれば、モアレ信号の検出強度の差（Ｉｃ１１ｃ２）
１土はぼ七゛口となり、コンパレータＤＸカ）らは丁ｃ
ｒ＞Ｔｅ。
あるいはＴ（！ｌ＜ＩＣ２という判別出力がでない。
そこで、電圧発生器Ｅｘはパルス電圧を発生せず、第２
の格子板Ｂは、その位置に保持される。
の格子板Ｂは、その位置に保持される。
駆動される格子板としては、ＡでもＭ似、の取り扱いが
できる。
できる。
Ｘ軸の位置決め精度は、設定点の両側に対して１パルス
による変位に雑音による変位を加えた変位の天外さで決
められる。
による変位に雑音による変位を加えた変位の天外さで決
められる。
モアレ信号の検出強度１ｔ＋と検出強度■Ｃ２とが、第
５図に示すように、位相のみ１８０度ずれるほかは、同
一の強度特性をもつようにすると、設定位置にお５′−
て信号変位が大きくなり、モアレ信号の検出強度の差（
Ｉｃ１１ｃ２）も高い信号対雑音比で得られる。
５図に示すように、位相のみ１８０度ずれるほかは、同
一の強度特性をもつようにすると、設定位置にお５′−
て信号変位が大きくなり、モアレ信号の検出強度の差（
Ｉｃ１１ｃ２）も高い信号対雑音比で得られる。
したがって、モアレ信号の検出強度の差（Ｉ ｃｌＴ
ｃ２）が小さくても、信号対雑音比が高いので、モアレ
信号の検出強度Ｔｃ１＋Ｔｃ２の大小を判別でき、位置
決め精度が高まる。
ｃ２）が小さくても、信号対雑音比が高いので、モアレ
信号の検出強度Ｔｃ１＋Ｔｃ２の大小を判別でき、位置
決め精度が高まる。
ｆＩｔＪ５１２１に示す実験結果は、設定位置に位置決
めできる範囲が約±１００μｍであることを示して（す
るウ一般に、設定位置に対してその両側から位置決めで
鰺る範囲は、片側あたりほぼ回折格子のライン・アンド
・スペースの幅である。
めできる範囲が約±１００μｍであることを示して（す
るウ一般に、設定位置に対してその両側から位置決めで
鰺る範囲は、片側あたりほぼ回折格子のライン・アンド
・スペースの幅である。
現在、回折格子として電子線描画法でライン・アンド・
スペース４μｍのものが精度よく作成でｈｚｖする。
スペース４μｍのものが精度よく作成でｈｚｖする。
この格子を用いると、設定位置からほぼ±４μｍの範囲
を信号対雑音比５００で検出できるとすれは、位置決め
精度として５ｎｍが期待される。
を信号対雑音比５００で検出できるとすれは、位置決め
精度として５ｎｍが期待される。
第５．６図に示すように、本実験例では、設定位置の近
傍から自動的に設定位置に位置制御されそこに保持され
るという本発明の装置としての作用が、第６図において
設定位置Ｐ。から位置変位を手動でプラス側。
傍から自動的に設定位置に位置制御されそこに保持され
るという本発明の装置としての作用が、第６図において
設定位置Ｐ。から位置変位を手動でプラス側。
マイナス側どちらに与えても自動的に設定位ＩＰ。に位
置制御されるという実験結果で示された。
置制御されるという実験結果で示された。
実験例では、Ｘ方向のみについて位置決めの作用を行な
わせているが、同様にＹ方向についても作用を行なわせ
ることができる。
わせているが、同様にＹ方向についても作用を行なわせ
ることができる。
なお、回折格子のライン・アンド・スペース幅を狭くす
ると、位置決めの範囲は狭くなるが、位置決め精度の向
上は期待できるという関係に着目して、第７図に示すよ
うに、回折格子部のライン・アンド・スペースが２種類
の幅２μｍおよび１００μｍに形成されるようにしても
よい。
ると、位置決めの範囲は狭くなるが、位置決め精度の向
上は期待できるという関係に着目して、第７図に示すよ
うに、回折格子部のライン・アンド・スペースが２種類
の幅２μｍおよび１００μｍに形成されるようにしても
よい。
まず、ライン・アンド・スペース１００μｍの第１の回
折格子部Ａ５〜Ａ、およびｖＪ２の回折格子部（図示し
ない）を用いてＭｌの駆動部としてのパルスモータ駆動
で位置決めを行ない、つぎに、ライン・アンド・スペー
ス２μｍの第１の回折格子部Ａ１〜Ａ４および第２の回
折格子部Ｂ１〜Ｂ、を用いて１２の駆動部としての積層
圧電素子駆動で高精度の位置決めを行なう。
折格子部Ａ５〜Ａ、およびｖＪ２の回折格子部（図示し
ない）を用いてＭｌの駆動部としてのパルスモータ駆動
で位置決めを行ない、つぎに、ライン・アンド・スペー
ス２μｍの第１の回折格子部Ａ１〜Ａ４および第２の回
折格子部Ｂ１〜Ｂ、を用いて１２の駆動部としての積層
圧電素子駆動で高精度の位置決めを行なう。
このように、ライン・アンド・スペース４００μｍ用の
位置調整手段が設けられて、広い位１６決め範囲をもつ
にもかかわらず高い精度の位置決めのできる多段の装置
を構成することもできる。
位置調整手段が設けられて、広い位１６決め範囲をもつ
にもかかわらず高い精度の位置決めのできる多段の装置
を構成することもできる。
本発明の第２実施例としての反射型光学式自動位置決め
装置では、第８図に示すように、第１の格子板Ａ′にお
けるＸ方向の第１および第２の回折格子部Ａ′１゜Ａ’
２と、）′方向の第１および第２の回折格子部Ａ′、。
装置では、第８図に示すように、第１の格子板Ａ′にお
けるＸ方向の第１および第２の回折格子部Ａ′１゜Ａ’
２と、）′方向の第１および第２の回折格子部Ａ′、。
ｉＶ＋とがともに、一部透過しうる反射型の回折格子部
として形成され、第２の格子板Ｂ′におけるＸ方向の第
３および第４の回折格子部Ｂ’ 、、Ｂ’ 、と、Ｙ方
向の第３および第４の回折格子部Ｂ’ 、、Ｂ’イとが
ともに、反射型の回折格子部として形成されており、レ
ーザー光源Ｓと第１の格子板Ａ′との間に第１のハーフ
ミラ−Ｍ、が介装され、第２の格子板Ｂ′からの反射光
を受けて光電検出板Ｃヘレーザー光を反射する第２のハ
ーフミラ−Ｍ、が設けられている。−なお、第８図中、
第１〜７図と同じ符号はほぼ同様のものを示しており、
第２実施例における他の構成は、第１実施例とほぼ同様
の構成となっている。
として形成され、第２の格子板Ｂ′におけるＸ方向の第
３および第４の回折格子部Ｂ’ 、、Ｂ’ 、と、Ｙ方
向の第３および第４の回折格子部Ｂ’ 、、Ｂ’イとが
ともに、反射型の回折格子部として形成されており、レ
ーザー光源Ｓと第１の格子板Ａ′との間に第１のハーフ
ミラ−Ｍ、が介装され、第２の格子板Ｂ′からの反射光
を受けて光電検出板Ｃヘレーザー光を反射する第２のハ
ーフミラ−Ｍ、が設けられている。−なお、第８図中、
第１〜７図と同じ符号はほぼ同様のものを示しており、
第２実施例における他の構成は、第１実施例とほぼ同様
の構成となっている。
したがって、この第２実施例では、第１の格子板Ａ′に
おける十字線９と第２の格子板Ｂ′における十字線１０
との整合を、第８図中に示す光路Ｇ ＋ ＋ Ｇ ２
＋ Ｇ ３に沿って各ハーフミラ−Ｍ、、Ｍ２を透過す
る光によって、目視により硫認しながら行なうことがで
きる。
おける十字線９と第２の格子板Ｂ′における十字線１０
との整合を、第８図中に示す光路Ｇ ＋ ＋ Ｇ ２
＋ Ｇ ３に沿って各ハーフミラ−Ｍ、、Ｍ２を透過す
る光によって、目視により硫認しながら行なうことがで
きる。
なお、目視によらず、位置ＰＤに、検出器を配置しても
よい。
よい。
このようにし、て、第１および第２の格子板Ａ’ 、Ｂ
’により大まかな位置決めを行なった後、第１実施例と
ほぼ同様の作用により、高精度の位置決めを行なうこと
力Ｃで゛きる。
’により大まかな位置決めを行なった後、第１実施例と
ほぼ同様の作用により、高精度の位置決めを行なうこと
力Ｃで゛きる。
このとき、レーザー光りは、第８図中の符号順に沿って
進む。すなわち、「Ｊ−１→Ｌ２−Ｌ、→Ｌ４→Ｌ、→
Ｌ６→１−７」ないし［Ｌ、→Ｉ−２→Ｌｊ−１１．．
．６→ｌ７７１とレーサー光りは進み、光電検出板Ｃの
Ｘ方向の第１および第２の光電検出器Ｃ，，Ｃ２と、Ｙ
方向の第１および第２の光電検出器Ｃ，，Ｃ，とによっ
てそれぞれモアレ信号が検出される。
進む。すなわち、「Ｊ−１→Ｌ２−Ｌ、→Ｌ４→Ｌ、→
Ｌ６→１−７」ないし［Ｌ、→Ｉ−２→Ｌｊ−１１．．
．６→ｌ７７１とレーサー光りは進み、光電検出板Ｃの
Ｘ方向の第１および第２の光電検出器Ｃ，，Ｃ２と、Ｙ
方向の第１および第２の光電検出器Ｃ，，Ｃ，とによっ
てそれぞれモアレ信号が検出される。
このようにして、位置制御対象としての半導体基板２に
予め反射型温２の格子板Ｂ′を形成させるだけで、半導
体基板２の一方の側におけるレーサー光の受け渡しのみ
で、高精度の位置決めを行なうことができる。
予め反射型温２の格子板Ｂ′を形成させるだけで、半導
体基板２の一方の側におけるレーサー光の受け渡しのみ
で、高精度の位置決めを行なうことができる。
なお、この第２実験例における位置制御対象としては、
−半導体基板に限られることはなく、ビデオへノド等の
高精度の位置決めを必要とするものを用５）てもよ前述
の各実施例および実験例におし）て、９０度位相遅れの
回折格子の関係にある回折格子と９０度位相進みの回折
格子の関係にある２組の回折格子を用νする本発明の装
置では、得られるモアレ信号が相互に１８０度ずれた位
相をもち、かつ位置決めをおこなう設定位置において大
きな信号変位が得られる。この２組のモアレ信号の検出
強度の差の特性か呟駆動機構を動かすかどうかという決
定と駆動方向とを決める制御信号を作ることができる。
−半導体基板に限られることはなく、ビデオへノド等の
高精度の位置決めを必要とするものを用５）てもよ前述
の各実施例および実験例におし）て、９０度位相遅れの
回折格子の関係にある回折格子と９０度位相進みの回折
格子の関係にある２組の回折格子を用νする本発明の装
置では、得られるモアレ信号が相互に１８０度ずれた位
相をもち、かつ位置決めをおこなう設定位置において大
きな信号変位が得られる。この２組のモアレ信号の検出
強度の差の特性か呟駆動機構を動かすかどうかという決
定と駆動方向とを決める制御信号を作ることができる。
使用する回折格子は、基板上の注意の位置に描画しても
よいが、従来十字線の位置合せに用し・られて（・た部
分にまとまりのよい形で電子線描画法などを用ν・て、
容易に描画することができる。したがって、この装置で
は簡易形であるうえに、設定位置に高し・精度で位置決
めし、かつその位置を保持する機構をそなえてし・ると
いう利点がある。
よいが、従来十字線の位置合せに用し・られて（・た部
分にまとまりのよい形で電子線描画法などを用ν・て、
容易に描画することができる。したがって、この装置で
は簡易形であるうえに、設定位置に高し・精度で位置決
めし、かつその位置を保持する機構をそなえてし・ると
いう利点がある。
なお、位相遅れと位相進みとは、その絶対値の和が１８
０度となるように設定されてり１れはより）。
０度となるように設定されてり１れはより）。
以上詳述したように、本発明の光学式自動位置決め装置
によれば、簡素な構成で、次のような効果な（・し利点
を得ることができる。
によれば、簡素な構成で、次のような効果な（・し利点
を得ることができる。
（１）設定位置に高い精度で位置決めすることがで参る
。
。
（２）設定位置からずれても直ちに設定位置に戻されて
、常に設定位置に保持される。
、常に設定位置に保持される。
（３）回折格子のライン・アンド・スペース幅を自由に
設定することができ、これにより、位置決め精度を予め
調整することができる。
設定することができ、これにより、位置決め精度を予め
調整することができる。
（４）回折格子のライン・アンド・スペース幅を多段に
設定することができ、これにより位置決め前の位置ずれ
が大きくても、高い位置決め精度を維持しながら、迅速
に位置決めすることができる。
設定することができ、これにより位置決め前の位置ずれ
が大きくても、高い位置決め精度を維持しながら、迅速
に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１〜４図は本発明の第１実施例としての透過型光学式
自動位置決め装置を示すもので、第１図はその全体構成
を示す斜視図、第２図（、）はその第１の格子板を示す
説明図、第２図仙）はその第２の格子板を示す説明図、
第３図は光電検出器と比較器との接続を示す電気回路図
、第４図（ａ）〜（ｄ）はいずれも格子板を経由したレ
ーサー光の強度を示すグラフであり、第５，６図はいず
れも」１記本発明の装置における実験例の作用を説明す
るためのグラフであり、第７図はその回折格子部の変形
例を示すもので、ライン・アンド・スペースの幅を２段
にした第１の格子板を示す説明図であり、第８図は本発
明の第２実施例としての反射型光学式自動位置決め装置
の全体構成を示す斜視図である。 コ・・基板としての半導体用マスク、２・・位置制御対
象としての半導体基板、３・−・Ｘ方向の回折格子、４
・・Ｙ方向の回折格子、５・・９０度位相遅れのＸ方向
の回折格子の組、６・・９０度位相進みのＸ方向の回折
格子の組、７・・９０度位相遅れのＹ方向の回折格子の
組、８・・９０度位相進みのＹ方向の回折格子の組、９
・・第１の格子板の十字線、１０・・第２の格子板の十
字線、Ａ・・透過型の第１の格子板、Ａ′・・反射型の
第１の格子板、Ａ、、Ａ’ 、・・Ｘ方向の第１の回折
格子部、Ａ ２− Ａ ’ ２・・Ｘ方向の第２の回折
格子部、Ａ、、Ａ’ ）・・）′方向の第１の回折格子
部、Ａ＝、Ａ’４・・Ｙ方向の第２の回折格子部、Ａ５
・・第２段のＹ方向の第１の回折格子部、Ａ６・・第２
段のＹ方向の第２の回折格子部、Ａ７・・第２段のＸ方
向の第１の回折格子部、Ａ８・・第２段のＸ方向の第２
の回折格子部、Ｂ・・透過型の第２の格子板、Ｂ′ ・
・反射型の第２の格子板、Ｂ１．Ｂ′１・・Ｘ方向の第
３の回折格子部、Ｂ２．Ｂ’ ２・・Ｘ方向の第４の回
折格子部、Ｂ、、Ｂ’ 、・・Ｙ方向の第３の回折格子
部、Ｂ４．Ｂ’ 、・・Ｙ方向の第４の回折格子部、Ｃ
・・充電検出板（４分割型光電素子）、Ｃ１・・Ｘ方向
の第１の充電検出器（フォトダイオード）、Ｃ２・・Ｘ
方向の第２の充電検出器（７オトダイオード）、Ｃ３・
・Ｙ方向の第１の光電検出器（７オトダイオード）、Ｃ
４・・Ｙ方向の第２の光電検出器（フォトダイオード）
、Ｄｙ・・Ｘ方向の比較器（コンパレータ等）、Ｄｙ・
・Ｙ方向の比較器（フンパレータ等）、Ｅｘ・・Ｘ方向
の制御器（電圧発生器等）、Ｅｙ・・Ｙ方向の制御器（
電圧発生器等）、Ｆ×・・Ｘ方向の駆動機構（積層圧電
素子等）、Ｆｙ・・Ｙ方向の駆動機構（積層圧電素子等
）、Ｇ、、Ｇ２．Ｇ３・・光路、Ｌ、Ｌ、−Ｌ７・・レ
ーザー光、Ｍ、、Ｍ ２・・ハーフミラ−１Ｐ、・・位
置、Ｒ・・抵抗器、Ｓ・・レーザー光源、■・・電源。 代理人 弁理士 飯沼義彦 第４図 第５図 検 似 第２／１オ４子オ反Ｂの有ｈＷ 第６図 ２ 時開す− 手続補正書 昭和５Ｆ＋年１２月２０日 昭和５８年 特 許 Ｍ 第１７６８３５号２ 発明の
名称 光学式自動位置決め装置 ／′ ３ 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番にｆ ４６４ 住所 愛知県名古屋市千種区不老町１番地名称 名古屋
大学長 飯 島 宗 − ４代理人 郵便番号 １６０ 住所 東京都新宿区南元町５＠ＩＩｉ！３号・６ 補正
の対象 明細書の特許請求の範囲の欄。 ７ 補正の内容 特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 ８ 添付８類の目録 特許請求の範囲を記載した書面 １通 （別紙） ２、特許請求の範囲 （１）所定間隔で配設された２枚の基板の相互位置を調
整する自動位置決め装置において、−に記載（板のうち
の一方に取り付けられた第１の格子板と、」１記基板の
うちの他方に上記第１の格子板と平行に取り付けられた
第２の格子板とをそなえるとともに、−に記載１の格子
板へレーサー光を照射するレーザー光源と、上記第１お
Ｊ：び第２の格子板をＰｆ、ｌｊｌしたレーザー光によ
るモアレ信号に基づき十記基板のいずれかを位置調整す
る位置調整手段と、同位置調１．・ｔ−Ｔ一段からの制
御信号を受けて」こ記基板のいずれか１・所定方向に駆
動する駆動機構とをそなえ、−１−記（１シ’、 ｌ？
ｉ ｉ’Ｊ！Ｊ整手段が、」二記載１の格子板に形成さ
れた第１および第２の回折格子部と、上記第２の格子板
に形成さｉ”ｔた第３および第４の回折格子部と、上記
第３の回折格子部を経由したレーザー光を受けモアレ信
号を分Ｓ１［検出する第１の光電検出器と、」−記載４
の回折格子部を経由したレーザー光を受けモアレ信号を
分離検出する第２の光電検出器と、上記の第１および第
２の充電検出器からの検出信号を比較する比較器と、同
比較器からの比較信号に基づ外上記制御信号を出力する
制御器とで構成されて、上記の第１および第２の格子板
の整合時において、上記第３の回折格子部が、上記第１
の回折格子部に刻して位相遅れの位置に形成されるとと
もに、−に記載４の回折格子部が、上記第２の回折格子
部に対して位相進みの位置に形成されたことを特徴とす
る、光学式自動位置決め装置。 （２）上記の第１および第２の回折格子部または」二記
載３および第４の回折格子部の少なくとも一方が透過型
回折格子部として形成された、特許請求の範囲第１項に
記載の光学式自動位置決め装置。 （３） Ｊ−、記の第１および第２の回折格子部または
」１記の第３および第４の回折格子部の少なくとも一方
が反射型回折格子部として形成された、特許請求の範囲
第１項に記載の光学式自動位置決め装置。 （４）上記制御器が、上記比１翠からの比較信号をゼロ
とするように、」二記駆動機構へ制御信号を出力する回
路として構ｒｌｔされた、特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装ｊＶ１
゜ （５）」−記進み位相と」二記載れ位相とか、その絶対
値の和を１８０度となるように設定された、特許請求の
範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の光学式自動
位置決め装置。 （６）上記の進み位相および遅れ位相の絶対値が、９０
度に設定された、特許請求の範囲第５項に記載の光学式
自動位置決め装置。 （７）上記の回折格子部のライン・アンド・スペースが
２種類以」二の幅で描画された、特許請求の範囲第１項
ないし第６項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装
置。 （８）上記駆動機構が、その移動量が異なる２種類以上
の駆動（１（をそなえた、特許請求の範囲第１項ないし
第７項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。 （９）」−記の位置調整手段および駆動機構が２月設け
られて、各駆動機構がその駆動方向を交差する方向に設
定された、特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれ
かに記載の光学式自動位置決め装置。 （１０） ｌ記の駆動機構および他の駆動（戊構の駆動
方向が相互に直交する方向に設定され、上記の第１およ
び第２の格子板の中央部に、十字線が描画されている、
特許請求の範囲第９項に記載の光学式自動位置決め装置
。 （１１） Ｕ−記の位置調整手段および駆動機構が多数
対設けられて、各駆動（幾構がその駆動方向を交差する
方向に設定された、特許請求の範囲第１項ないし第８項
のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。
自動位置決め装置を示すもので、第１図はその全体構成
を示す斜視図、第２図（、）はその第１の格子板を示す
説明図、第２図仙）はその第２の格子板を示す説明図、
第３図は光電検出器と比較器との接続を示す電気回路図
、第４図（ａ）〜（ｄ）はいずれも格子板を経由したレ
ーサー光の強度を示すグラフであり、第５，６図はいず
れも」１記本発明の装置における実験例の作用を説明す
るためのグラフであり、第７図はその回折格子部の変形
例を示すもので、ライン・アンド・スペースの幅を２段
にした第１の格子板を示す説明図であり、第８図は本発
明の第２実施例としての反射型光学式自動位置決め装置
の全体構成を示す斜視図である。 コ・・基板としての半導体用マスク、２・・位置制御対
象としての半導体基板、３・−・Ｘ方向の回折格子、４
・・Ｙ方向の回折格子、５・・９０度位相遅れのＸ方向
の回折格子の組、６・・９０度位相進みのＸ方向の回折
格子の組、７・・９０度位相遅れのＹ方向の回折格子の
組、８・・９０度位相進みのＹ方向の回折格子の組、９
・・第１の格子板の十字線、１０・・第２の格子板の十
字線、Ａ・・透過型の第１の格子板、Ａ′・・反射型の
第１の格子板、Ａ、、Ａ’ 、・・Ｘ方向の第１の回折
格子部、Ａ ２− Ａ ’ ２・・Ｘ方向の第２の回折
格子部、Ａ、、Ａ’ ）・・）′方向の第１の回折格子
部、Ａ＝、Ａ’４・・Ｙ方向の第２の回折格子部、Ａ５
・・第２段のＹ方向の第１の回折格子部、Ａ６・・第２
段のＹ方向の第２の回折格子部、Ａ７・・第２段のＸ方
向の第１の回折格子部、Ａ８・・第２段のＸ方向の第２
の回折格子部、Ｂ・・透過型の第２の格子板、Ｂ′ ・
・反射型の第２の格子板、Ｂ１．Ｂ′１・・Ｘ方向の第
３の回折格子部、Ｂ２．Ｂ’ ２・・Ｘ方向の第４の回
折格子部、Ｂ、、Ｂ’ 、・・Ｙ方向の第３の回折格子
部、Ｂ４．Ｂ’ 、・・Ｙ方向の第４の回折格子部、Ｃ
・・充電検出板（４分割型光電素子）、Ｃ１・・Ｘ方向
の第１の充電検出器（フォトダイオード）、Ｃ２・・Ｘ
方向の第２の充電検出器（７オトダイオード）、Ｃ３・
・Ｙ方向の第１の光電検出器（７オトダイオード）、Ｃ
４・・Ｙ方向の第２の光電検出器（フォトダイオード）
、Ｄｙ・・Ｘ方向の比較器（コンパレータ等）、Ｄｙ・
・Ｙ方向の比較器（フンパレータ等）、Ｅｘ・・Ｘ方向
の制御器（電圧発生器等）、Ｅｙ・・Ｙ方向の制御器（
電圧発生器等）、Ｆ×・・Ｘ方向の駆動機構（積層圧電
素子等）、Ｆｙ・・Ｙ方向の駆動機構（積層圧電素子等
）、Ｇ、、Ｇ２．Ｇ３・・光路、Ｌ、Ｌ、−Ｌ７・・レ
ーザー光、Ｍ、、Ｍ ２・・ハーフミラ−１Ｐ、・・位
置、Ｒ・・抵抗器、Ｓ・・レーザー光源、■・・電源。 代理人 弁理士 飯沼義彦 第４図 第５図 検 似 第２／１オ４子オ反Ｂの有ｈＷ 第６図 ２ 時開す− 手続補正書 昭和５Ｆ＋年１２月２０日 昭和５８年 特 許 Ｍ 第１７６８３５号２ 発明の
名称 光学式自動位置決め装置 ／′ ３ 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番にｆ ４６４ 住所 愛知県名古屋市千種区不老町１番地名称 名古屋
大学長 飯 島 宗 − ４代理人 郵便番号 １６０ 住所 東京都新宿区南元町５＠ＩＩｉ！３号・６ 補正
の対象 明細書の特許請求の範囲の欄。 ７ 補正の内容 特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 ８ 添付８類の目録 特許請求の範囲を記載した書面 １通 （別紙） ２、特許請求の範囲 （１）所定間隔で配設された２枚の基板の相互位置を調
整する自動位置決め装置において、−に記載（板のうち
の一方に取り付けられた第１の格子板と、」１記基板の
うちの他方に上記第１の格子板と平行に取り付けられた
第２の格子板とをそなえるとともに、−に記載１の格子
板へレーサー光を照射するレーザー光源と、上記第１お
Ｊ：び第２の格子板をＰｆ、ｌｊｌしたレーザー光によ
るモアレ信号に基づき十記基板のいずれかを位置調整す
る位置調整手段と、同位置調１．・ｔ−Ｔ一段からの制
御信号を受けて」こ記基板のいずれか１・所定方向に駆
動する駆動機構とをそなえ、−１−記（１シ’、 ｌ？
ｉ ｉ’Ｊ！Ｊ整手段が、」二記載１の格子板に形成さ
れた第１および第２の回折格子部と、上記第２の格子板
に形成さｉ”ｔた第３および第４の回折格子部と、上記
第３の回折格子部を経由したレーザー光を受けモアレ信
号を分Ｓ１［検出する第１の光電検出器と、」−記載４
の回折格子部を経由したレーザー光を受けモアレ信号を
分離検出する第２の光電検出器と、上記の第１および第
２の充電検出器からの検出信号を比較する比較器と、同
比較器からの比較信号に基づ外上記制御信号を出力する
制御器とで構成されて、上記の第１および第２の格子板
の整合時において、上記第３の回折格子部が、上記第１
の回折格子部に刻して位相遅れの位置に形成されるとと
もに、−に記載４の回折格子部が、上記第２の回折格子
部に対して位相進みの位置に形成されたことを特徴とす
る、光学式自動位置決め装置。 （２）上記の第１および第２の回折格子部または」二記
載３および第４の回折格子部の少なくとも一方が透過型
回折格子部として形成された、特許請求の範囲第１項に
記載の光学式自動位置決め装置。 （３） Ｊ−、記の第１および第２の回折格子部または
」１記の第３および第４の回折格子部の少なくとも一方
が反射型回折格子部として形成された、特許請求の範囲
第１項に記載の光学式自動位置決め装置。 （４）上記制御器が、上記比１翠からの比較信号をゼロ
とするように、」二記駆動機構へ制御信号を出力する回
路として構ｒｌｔされた、特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装ｊＶ１
゜ （５）」−記進み位相と」二記載れ位相とか、その絶対
値の和を１８０度となるように設定された、特許請求の
範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の光学式自動
位置決め装置。 （６）上記の進み位相および遅れ位相の絶対値が、９０
度に設定された、特許請求の範囲第５項に記載の光学式
自動位置決め装置。 （７）上記の回折格子部のライン・アンド・スペースが
２種類以」二の幅で描画された、特許請求の範囲第１項
ないし第６項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装
置。 （８）上記駆動機構が、その移動量が異なる２種類以上
の駆動（１（をそなえた、特許請求の範囲第１項ないし
第７項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。 （９）」−記の位置調整手段および駆動機構が２月設け
られて、各駆動機構がその駆動方向を交差する方向に設
定された、特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれ
かに記載の光学式自動位置決め装置。 （１０） ｌ記の駆動機構および他の駆動（戊構の駆動
方向が相互に直交する方向に設定され、上記の第１およ
び第２の格子板の中央部に、十字線が描画されている、
特許請求の範囲第９項に記載の光学式自動位置決め装置
。 （１１） Ｕ−記の位置調整手段および駆動機構が多数
対設けられて、各駆動（幾構がその駆動方向を交差する
方向に設定された、特許請求の範囲第１項ないし第８項
のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （］）所定間隔で配設された２枚の基板の相互位置を調
整する自動位置決め装置において、上記基板のうちの一
方に取り付けられた＄１の格子板と、上記基板のうちの
他方に上記第１の格子板と平行に取り付けられた第２の
格子板とをそなえるとともに、−に記載１の格子板へレ
ーザー光を照射するレーザー光源と、上記第１および第
２の格子板を経由したレーザー光によるモアレ信号に基
づき上記基板のいずれかを位置調整する位置＃整手段と
、同位置調整手段からの制御信号を受けて上記基板のい
ずれかを所定方向に駆動する駆動機構とをそなえ、上記
位置調整手段が、上記＠１の格子板に形成されたｍｌお
よび第２の回折格子部と、上記第２の格子板に形成され
た第３および第４の回折格子部と、上記第３の回折格子
部を経由したレーザー光を受けモアレ信号を分離検出す
る第１の充電検出器と、上記第４の回折格子部を経由し
たレーザー光を受けモアレ信号を分離検出する第２の光
電検出器と、上記の第１および第２の充電検出器からの
検出信号を比較する比較器と、同比較器からの比較信号
に基づき上記制御信号を出力する制御器とで構成されて
、上記の第１および第２の格子板の整合時において、上
記第３の回折格子部が、上記第１の回折格子部に対して
位相遅れの位置に形成されるとともに、上記第４の回折
格子部が、上記第２の回折格子部に対して位相進みの位
置に形成されたことを特徴とする、光学式自動位置決め
装置。 （２）上記の第１および第２の回折格子部または上記第
３および第４の回折格子部の少なくとも一方が透過型回
折格子部として形成された、特許請求の範囲第１項に記
載の光学式自動位置決め装置。 （３）上記の第１および＠２の回折格子部または上記の
第３および第４の回折格子部の少なくとも一方が反射型
回折格子部として形成された、特許請求の範囲第１項に
記載の光学式自動位置決め装置。 （４） 上記制御器が、上記比較測定器からの比較信号
をゼロとするように、上記駆動機構へ制御信号を出力す
る回路として構成された、特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。 （５）ｌ記載み位相と上記遅れ位相とが、その絶対値の
和を１８０度となるように設定された、特許請求の範囲
第１項ないし第４項のいずれかに記載の光学式自動位置
決め装置。 （６）上記の進み位相および遅れ位相の絶対値が、９０
度に設定された、特許請求の範囲第５項に記載の光学式
自動位置決め装置。 （７）上記の回折格子部のライン・アンド・スペースが
２種類以上の幅で描画された、特許請求の範囲第１項な
いし第６項のいずれかに記載の光学式＋ａ動位位置め装
置。 （８）上記駆動機構が、その移動量が異なる２種類以上
の駆動部をそなえた、特許請求の範囲第１項ないしｖＪ
７項のいずれかに記載の光学式自動位置決め装置。 （９）上記の位置調整手段および駆動機構が２対設けら
れて、各駆動（幾構がその駆動方向を交差する方向に設
定された、特許請求の範囲第一１項ないし第８項のいず
れかに記載の光学式自動位置決め装置。 （１０）上記の駆動機構および他の駆動機構の駆動方向
が相互に直交する方向に設定され、上記の第１および第
２の格子板の中央部に、十字線が描Ｉ＋！ｉｉされてい
る、特許請求の範囲第９項に記載の光学式自動位置決め
装置。 （１１）上記の位置調整手段および駆動機構が多数対設
けられて、各駆動機構がその駆動方向を交差する方向に
設定された、特許請求の範囲第１項ないし第８項のいず
れかに記載の光学式自動位置決め装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176835A JPH0619280B2 (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 光学式自動位置決め装置 |
| EP84110356A EP0140022B1 (en) | 1983-09-24 | 1984-08-30 | Optical self-alignment system |
| DE8484110356T DE3479353D1 (en) | 1983-09-24 | 1984-08-30 | Optical self-alignment system |
| US06/652,452 US4664524A (en) | 1983-09-24 | 1984-09-19 | Optical self-alignment system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176835A JPH0619280B2 (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 光学式自動位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6067822A true JPS6067822A (ja) | 1985-04-18 |
| JPH0619280B2 JPH0619280B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=16020665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176835A Expired - Lifetime JPH0619280B2 (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 光学式自動位置決め装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4664524A (ja) |
| EP (1) | EP0140022B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0619280B2 (ja) |
| DE (1) | DE3479353D1 (ja) |
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