JPS6355002B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6355002B2
JPS6355002B2 JP57054811A JP5481182A JPS6355002B2 JP S6355002 B2 JPS6355002 B2 JP S6355002B2 JP 57054811 A JP57054811 A JP 57054811A JP 5481182 A JP5481182 A JP 5481182A JP S6355002 B2 JPS6355002 B2 JP S6355002B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prism
radiation
movable object
positioning
positioning device
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.)
Expired
Application number
JP57054811A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57178103A (en
Inventor
Adorufuasu Fuaanaa Teodorasu
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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 Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JPS57178103A publication Critical patent/JPS57178103A/en
Publication of JPS6355002B2 publication Critical patent/JPS6355002B2/ja
Granted 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射源と放射感応検出系とを具える
可動物体位置決定兼位置決め装置であつて、前記
の放射感応検出系が物体の移動方向において互い
に直線的に配置した少なくとも2つの検出器を具
え、前記の放射感応検出系上の放射分布が物体の
実際位置と所望位置との間のずれの目安となるよ
うにした可動物体位置決定兼位置決め装置に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a movable object positioning and positioning device comprising a radiation source and a radiation-sensitive detection system, the radiation-sensitive detection systems being arranged linearly with respect to each other in the direction of movement of the object. The present invention relates to a movable object positioning and positioning device, comprising at least two detectors having a radiation-sensitive detection system, such that the radiation distribution on the radiation-sensitive detection system is an indication of the deviation between the actual and desired position of the object. .

米国特許第3207904号明細書にはトランジスタ
の接点細条を位置決めする装置が記載されてい
る。この場合、反射性の細条に放射ビームが照射
され、これら細条が顕微鏡の対物レンズにより放
射感応検出系上に結像される。この検出系は4つ
の部分に分れており、各部分がマスクを有し、こ
のマスクの後方に光導電体或いは放射感応半導体
素子のような放射感応素子が配置されている。こ
れらの放射感応素子の出力信号を比較することに
より接点細条の位置を測定したりトランジスタの
角度位置を検出したりすることができる。
US Pat. No. 3,207,904 describes a device for positioning contact strips of a transistor. In this case, reflective strips are illuminated with a radiation beam and these strips are imaged by a microscope objective onto a radiation-sensitive detection system. The detection system is divided into four parts, each part having a mask behind which a radiation-sensitive element, such as a photoconductor or a radiation-sensitive semiconductor element, is arranged. By comparing the output signals of these radiation-sensitive elements, it is possible to determine the position of the contact strip or to detect the angular position of the transistor.

光学的な位置検出装置は多くの分野、特にマス
クパターンを基板上に投影する装置に用いられて
おり、この投影装置は集積回路の製造に用いられ
ている。この投影装置は、順次の製造工程中結像
させる必要のある種々のマスクパターンを配置し
うる回転自在のマスクテーブルを具えている。更
に、投影装置はいわゆる基板交換器を具えてお
り、この基板交換器により、露光された基板を装
置から除去し且つ露光すべき基板を装置内に配置
しうるようにしている。基板交換器およびマスク
テーブルの双方を位置決めする為には、光学的な
位置検出装置を用いることができる。
Optical position detection devices are used in many fields, in particular in devices for projecting mask patterns onto substrates, which projection devices are used in the manufacture of integrated circuits. The projection device includes a rotatable mask table on which the various mask patterns that need to be imaged during successive manufacturing steps can be placed. Furthermore, the projection device is equipped with a so-called substrate changer, with which the exposed substrate can be removed from the device and the substrate to be exposed can be placed in the device. Optical position sensing devices can be used to position both the substrate exchanger and the mask table.

急速に移動している物体を大きな精度で位置決
めする光学的位置検出装置を上述した目的で或い
はその他の目的で用いる為には、位置決めすべき
物体がその所望位置或いは角度位置に近づいてい
るということを早期に指示し、物体の移動速度を
調整し、所望位置或いは角度位置に充分減少した
速度で到達するようにする必要がある。
In order to use an optical position sensing device for the above-mentioned purposes or for other purposes, for positioning rapidly moving objects with great accuracy, it is necessary that the object to be positioned be close to its desired position or angular position. It is necessary to indicate this at an early stage and adjust the moving speed of the object so that the desired position or angular position is reached at a sufficiently reduced speed.

本発明の目的はこのような必要性を満足する可
動物体位置決定兼位置決め装置を提供せんとする
にある。
It is an object of the present invention to provide a movable object positioning and positioning system that satisfies these needs.

本発明は、可動物体位置決定兼位置決め装置に
おいて、 放射ビームを生じる放射原と、 この放射ビームに対し移動自在に装着された前
記の可動物体の移動方向に対し垂直に延在する稜
で交わる2つの平面内に位置し鈍角の頂角を規定
する少なくとも2つの面を有するプリズムであつ
て、該プリズムは前記の可動物体の所定の移動範
囲に亘つて前記の放射ビームを捕捉するように配
置されており、前記の2つの面の各々は前記の放
射ビームからその入射方向に対して斜角を以つて
放射を偏向せしめる作用をする当該プリズムと、 前記のプリズムの面のそれぞれから前記の斜角
で偏向された放射を検出するように配置され、前
記のプリズムに入射される前記の放射ビームに対
し固定関係に配置された第1および第2の放射検
出器であつて、これら第1および第2の放射検出
器が共働してこれら放射検出器の合計幅よりも著
しく大きな物体移動範囲に亘つて、前記の斜角で
偏向された放射を検出するようになつている当該
第1および第2の放射検出器とを具えていること
を特徴とする。
The present invention provides a movable object positioning and positioning device comprising: a radiation source producing a radiation beam; a prism having at least two faces lying in two planes and defining an obtuse apex angle, the prism being arranged to capture the radiation beam over a predetermined range of movement of the movable object; said prism, each of said two faces serving to deflect radiation from said radiation beam at an oblique angle relative to its direction of incidence; first and second radiation detectors arranged to detect radiation deflected by the prism and arranged in fixed relation to said radiation beam incident on said prism; said first and second radiation detectors are adapted to cooperate to detect radiation deflected at said oblique angle over a range of object movement significantly greater than the combined width of said radiation detectors; 2 radiation detectors.

プリズムの頂角は大きい(例えば165゜程度)
為、プリズムと放射ビームとが相対的に偏移する
ことにより放射ビーム検出器上でビームが偏移す
る量は可成り小さくなり、従つて放射ビームに対
するプリズムの偏移量が大きい場合でも充分な放
射量が検出器に到達する。ある条件の下で放射透
過プリズム或いは放射反射プリズムを用いると、
それぞれ2/α2或いは1/2α2の倍率でロツクイン(
引 込み)範囲を拡大しうるということを証明しう
る。ここにαはラジアンで表わしたプリズムの底
角である。
The apex angle of the prism is large (for example, about 165°)
Therefore, the amount by which the beam shifts on the radiation beam detector due to the relative deviation between the prism and the radiation beam is considerably small, and therefore even if the prism deviation with respect to the radiation beam is large, the amount of deviation of the beam on the radiation beam detector is quite small. The amount of radiation reaches the detector. When using a radiation-transmitting prism or a radiation-reflecting prism under certain conditions,
Lock in at a magnification of 2/α 2 or 1/2α 2 , respectively (
It can be proven that the range can be expanded. Here α is the base angle of the prism in radians.

物体の位置を一方向で決定する為には、2つの
傾射面を有するプリズムと2つの放射ビーム検出
器とを用いる。物体の位置を互いに直交する2つ
の方向で決定する必要がある場合には、4つの傾
斜面を有するプリズムと4つの検出器とを用いる
必要がある。
To determine the position of an object in one direction, a prism with two inclined surfaces and two radiation beam detectors are used. If it is necessary to determine the position of an object in two mutually orthogonal directions, it is necessary to use a prism with four inclined surfaces and four detectors.

物体を位置決めする装置において反射プリズム
を用い、このプリズムにより放射ビームを2つの
副ビームに分割させこれら副ビームの各々を1個
の検出器に向けて反射させ、検出器上の放射分布
が物体の実際位置および所望位置間のずれの目安
となるようにすること自体は米国特許第2703505
号明細書に記載されており既知である。しかし、
このプリズムの目的はロツクイン範囲を拡大させ
ることではない。この場合例えば光電管である検
出器は比較的大きな放射感応面を有する。また既
知の装置におけるプリズムの頂角は約90゜であり、
このプリズムの底角は約45゜である。
In apparatus for positioning an object, a reflecting prism is used which splits the radiation beam into two sub-beams and reflects each of these sub-beams towards a detector so that the radiation distribution on the detector is U.S. Pat.
It is known as described in the specification of No. but,
The purpose of this prism is not to extend the lock-in range. The detector, in this case a phototube for example, has a relatively large radiation-sensitive area. In addition, the apex angle of the prism in the known device is approximately 90°,
The base angle of this prism is approximately 45°.

回転物体の角度位置を検出する本発明による可
動物体位置決定兼位置決め装置においては、放射
源とプリズムとの間にレンズを配置し、このレン
ズの焦点距離を回転軸線とレンズとの間の距離に
等しくする。このレンズはビームの主光線が常に
同じ角度でプリズムに入射されるようにする。こ
のレンズは円柱レンズとすることができ、この円
柱レンズの軸線を物体の回転軸線に平行とする。
In the movable object positioning and positioning device according to the invention for detecting the angular position of a rotating object, a lens is arranged between the radiation source and the prism, and the focal length of this lens is set to the distance between the axis of rotation and the lens. Make equal. This lens ensures that the chief ray of the beam is always incident on the prism at the same angle. This lens can be a cylindrical lens, the axis of which is parallel to the axis of rotation of the object.

好ましくは位置を検出すべき物体にプリズムを
連結し、可動物体位置決定兼位置決め装置の他の
素子を固定配置する。
Preferably, the prism is connected to the object whose position is to be detected, and the other elements of the movable object positioning and positioning device are fixedly arranged.

本発明装置の構成をコンパクトにする為には、
プリズムを反射プリズムとするのが好ましい。
In order to make the configuration of the device of the present invention compact,
Preferably, the prism is a reflective prism.

反射プリズムの場合、放射源によつて放出せし
められるビームの主光線がプリズムの屈折縁部稜
と成す角度を90゜とは異なる角度にすることによ
りロツクイン範囲が最大となり構成がコンパクト
となる。
In the case of a reflecting prism, the lock-in range is maximized and the construction is compact by making the principal ray of the beam emitted by the radiation source at an angle different from 90° with the refractive edge of the prism.

プリズムによつて反射されるビームを集中せし
める為には、光フアイバ、レンズ等の別個の光学
素子を用いることができる。本発明による装置に
おいては、更に、プリズム上に放射スポツトを形
成する照射レンズ系と、プリズムとの間にミラー
を配置し、これらミラーによりプリズムから反射
されたビームを照射レンズ系の瞳に向けて反射さ
せるようにするのが好ましい。この場合、照射レ
ンズ系は、反射ビームを検出器上に集束せしめる
のにも用いられる。
Separate optical elements such as optical fibers, lenses, etc. can be used to focus the beam reflected by the prism. In the device according to the invention, a mirror is further arranged between the prism and the illumination lens system forming a radiation spot on the prism, and these mirrors direct the beam reflected from the prism to the pupil of the illumination lens system. It is preferable to make it reflect. In this case, the illumination lens system is also used to focus the reflected beam onto the detector.

更に、放射源と照射レンズ系との間にミラーを
配置すれば、放射源の像がこの放射源の近くに形
成され、これにより発光ダイオード(LED)と
することのできる放射源と検出器とを1つの支持
体上に配置しうるようになる。
Furthermore, by placing a mirror between the radiation source and the illumination lens system, an image of the radiation source is formed near the radiation source, which allows the radiation source, which can be a light emitting diode (LED), to be connected to the detector. can be placed on one support.

急速に且つ正確に位置決めする必要のあるマス
クテーブルおよび基板交換器を有し、マスクパタ
ーンを基板上に結像させる装置に本発明による可
動物体位置決定兼位置決め装置を用いることがで
きる。このようなマスクパターン結像装置におい
ては第1可動物体位置決定兼位置決め装置の素子
をマスクテーブルに連結し、第2可動物体位置決
定兼位置決め装置の素子を基板交換器に連結する
のが好ましい。
The movable object positioning and positioning apparatus of the present invention can be used in apparatus for imaging a mask pattern onto a substrate, having a mask table and a substrate exchanger that require rapid and accurate positioning. In such a mask pattern imaging system, the elements of the first movable object positioning and positioning apparatus are preferably coupled to the mask table and the elements of the second movable object positioning and positioning apparatus are coupled to the substrate exchanger.

以下図面につき説明する。 The drawings will be explained below.

第1図は基準位置に対する物体の位置を決定し
物体を位置決めする既知の装置の原理を示す。こ
の装置はビームbを放出するビーム源Bを具えて
いる。レンズ系Lはビーム源からの放射を検出系
Dの面内に集中させる。このレンズ系Lによりビ
ーム源Bの鮮明像B′を形成しうるも、このこと
は必ずしも必要なことではない。物体の位置を一
方向(第1図ではx方向)でのみ検出する必要が
ある場合には、検出系Dは2つの検出器(例えば
フオトダイオード)D1およびD2を具え、これら
の検出器の分離線はx方向に対し垂直とする。こ
れら検出器の出力信号は差動増幅器Aの入力端子
に供給され、この増幅器の出力信号は第1図にV
で示す物体の所望位置および実際位置間のずれの
目安となる。この物体は位置決定兼位置決め装置
の1つ以上の素子に、例えば第1図に示すように
レンズ系Lに連結されている。差動増幅器Aの出
力信号は第1図にブロツクCで線図的に示す物体
制御装置に供給される。
FIG. 1 shows the principle of a known device for determining the position of an object relative to a reference position and for positioning the object. The device comprises a beam source B emitting a beam b. The lens system L concentrates the radiation from the beam source in the plane of the detection system D. Although it is possible to form a sharp image B' of the beam source B by means of this lens system L, this is not absolutely necessary. If it is necessary to detect the position of an object only in one direction (the x direction in FIG. 1), the detection system D comprises two detectors (for example photodiodes) D 1 and D 2 , which The separation line is perpendicular to the x direction. The output signals of these detectors are fed to the input terminals of a differential amplifier A, whose output signal is shown in FIG.
This is a measure of the deviation between the desired position and the actual position of the object. This object is coupled to one or more elements of a positioning and positioning device, for example a lens system L as shown in FIG. The output signal of differential amplifier A is applied to an object control system, shown diagrammatically as block C in FIG.

物体が正しい位置にある場合には、ビーム源B
の像B′は検出器D1およびD2に対して対称的に位
置し、これら検出器の出力信号は互いに等しくな
る。物体が所望位置に対し左或いは右側にずれて
いる場合には検出器D1およびD2の出力信号は互
いに等しくない。従つて、制御装置Cは検出器の
信号が互いに等しくなるまで物体を右或いは左に
移動させる。
If the object is in the correct position, beam source B
The image B′ of is located symmetrically with respect to the detectors D 1 and D 2 and the output signals of these detectors are equal to each other. If the object is shifted to the left or right with respect to the desired position, the output signals of the detectors D 1 and D 2 are not equal to each other. The controller C therefore moves the object to the right or to the left until the detector signals are equal to each other.

物体の位置を互いに直交する2つの方向で検査
する必要がある場合には、検出系Dは第2図に示
すように4つの検出器D1,D2,D3,D4を具える
ようにする必要がある。検出器D3およびD4は他
の(第2の)差動増幅器(図示せず)に接続さ
れ、その出力信号は物体をx方向と直交する方向
に移動させる他の(第2の)制御装置(図示せ
ず)に供給される。
If it is necessary to inspect the position of an object in two mutually orthogonal directions, the detection system D may include four detectors D 1 , D 2 , D 3 , D 4 as shown in FIG. It is necessary to Detectors D 3 and D 4 are connected to another (second) differential amplifier (not shown) whose output signal is connected to another (second) control for moving the object in the direction orthogonal to the x direction. equipment (not shown).

第3図は差動増幅器Aの出力信号Esの変化を位
置Sの関数として示す。位置Spが物体の所望位置
である。物体が位置S1或いはS2にある場合には、
像B′は完全に一方の検出器の上にある。位置決
め範囲pの大きさはほぼM・eに等しい。ここに
Mはレンズ系Lの倍率であり、eはビーム(放
射)源Bの直径である。物体が位置S3或いはS4
ある場合にはビームbの主光線は検出器の縁部に
入射される。物体が更に外方に移動する場合に
は、ビームbは完全に検出器の外部に入射され、
位置検出はもはや不可能となる。位置S3およびS4
間の範囲はロツクイン(引込み)範囲である。
FIG. 3 shows the variation of the output signal E s of the differential amplifier A as a function of the position S. The position S p is the desired position of the object. If the object is at position S 1 or S 2 ,
Image B' is completely above one detector. The size of the positioning range p is approximately equal to M·e. Here M is the magnification of the lens system L and e is the diameter of the beam (radiation) source B. If the object is at position S 3 or S 4 , the chief ray of beam b is incident on the edge of the detector. If the object moves further outward, beam b is incident completely outside the detector;
Position detection is no longer possible. Positions S 3 and S 4
The range in between is the lock-in range.

種々の物体に利用しうるようにする為には、一
般に急速に移動する物体或いは大型の物体を大き
な精度で位置決めする必要がある場合には、物体
が位置決め範囲に近づいているということを早期
に表示して適正な制御を達成するとともに物体の
行き過ぎを防止するようにする必要がある。この
場合、所望の比較的遅い速度で位置決め範囲に達
するように物体の速度を調整する手段を講じるこ
ともできる。この目的の為には、ロツクイン範囲
の一方の限界、すなわち第3図におけるEs曲線の
点S3およびS4の付近の縁部の一方を物体が通過し
たかどうかを検出する。従つて上述した場合には
最大ロツクイン範囲Iを設けることが望ましい。
In order to be able to use it for a variety of objects, it is generally necessary to position rapidly moving or large objects with great accuracy, and it is important to know early on that the object is approaching the positioning range. must be displayed to achieve proper control and to prevent overshooting of the object. In this case, measures can also be taken to adjust the speed of the object so that it reaches the positioning range at the desired relatively slow speed. For this purpose, it is detected whether the object has passed one of the limits of the lock-in range, ie one of the edges near the points S 3 and S 4 of the E s curve in FIG. Therefore, in the above case, it is desirable to provide a maximum lock-in range I.

既知の装置のロツクイン範囲は検出器の幅dに
よつて或いはずれが大きい場合に生じるおそれの
ある口径食によつて制限される。ビーム源B或い
は検出系Dが可動物体に連結されている場合に
は、ロツクイン範囲Iは2dである。検出器D1
よびD2がフオトダイオードである場合には、d
は比較的小さく、例えば2mmであり、ビームbは
直ちに検出系Dの外部に位置してしまう。レンズ
系Lが物体に連結されている場合には、ロツクイ
ン範囲Iは(口径食が生じないものとして)I=
2d/Mで与えられる。ここにMはレンズ系の倍
率である。従つてロツクイン範囲はMを減少せし
めることにより大きくしうる。しかし、特に装置
をコンパクトにする必要があり、従つてレンズ系
の焦点距離を短かくする必要がある場合にはMを
減少させるのは不都合である。
The lock-in range of known devices is limited by the width d of the detector and by the vignetting that can occur if the deviation is large. If the beam source B or the detection system D is coupled to a movable object, the lock-in range I is 2d. If detectors D 1 and D 2 are photodiodes, d
is relatively small, for example 2 mm, and the beam b is immediately located outside the detection system D. If the lens system L is coupled to an object, the lock-in range I is (assuming no vignetting) I=
It is given by 2d/M. Here, M is the magnification of the lens system. Therefore, the lock-in range can be increased by decreasing M. However, reducing M is inconvenient, especially when it is necessary to make the device compact and therefore to shorten the focal length of the lens system.

レンズ系Lによりビーム源の像を検出系上に形
成する装置において、Mを減少させ、しかも装置
の全長をそのままに維持する場合には、レンズの
焦点距離を短かくする必要があり、同時に可動レ
ンズが大きくされたロツクイン範囲全体に亘つて
ビームを受けうるようにする必要がある。この場
合、焦点距離を比較的短かくし直径を比較的長
く、すなわち少くとも大きくされたロツクイン範
囲に等しくしたレンズ系が必要である。すなわち
開口数を不可能な程度に大きくしたレンズ系が必
要である。従つてこの解決方法は殆んど実際的で
ない。
In a device that uses a lens system L to form an image of the beam source on the detection system, if M is to be reduced while the overall length of the device remains the same, the focal length of the lens must be shortened, and at the same time the movable It is necessary for the lens to receive the beam over the entire enlarged lock-in range. In this case, a lens system is required with a relatively short focal length and a relatively long diameter, ie at least equal to the increased lock-in range. In other words, a lens system with an impossibly large numerical aperture is required. This solution is therefore hardly practical.

本発明によれば、底角αが小さく、光路中の頂
角βが大きいプリズムPを設けることにより、特
定の位置決め範囲に対しロツクイン範囲を大きく
しうる。第4および5図はそれぞれ放射透過プリ
ズムおよび放射反射プリズムを有する本発明によ
る装置の実施例を示す。放射反射プリズムは放射
透過プリズムに比べて、本発明装置を一層コンパ
クトにでき、物体には光学的な条件を課する必要
がないという利点を有する。
According to the present invention, by providing the prism P with a small base angle α and a large apex angle β in the optical path, it is possible to enlarge the lock-in range with respect to a specific positioning range. 4 and 5 show an embodiment of the device according to the invention with a radiation-transmitting prism and a radiation-reflecting prism, respectively. Radiation-reflecting prisms have the advantage over radiation-transmitting prisms that the device according to the invention can be made more compact and that no optical conditions need to be imposed on the object.

第4および5図による装置においては、レンズ
系により形成された放射スポツトがプリズムPに
より分割される。これにより形成された副ビーム
b1およびb2はフオトダイオードD1およびD2によ
り受けられる。副ビームがフオトダイオードに入
射される位置は、これらのビームの主光線がフオ
トダイオードに入射されていれば関係ない。
In the device according to FIGS. 4 and 5, the radiation spot formed by the lens system is divided by a prism P. The secondary beam formed by this
b 1 and b 2 are received by photodiodes D 1 and D 2 . The position at which the sub beams are incident on the photodiode does not matter as long as the principal rays of these beams are incident on the photodiode.

物体の位置を互いに直交する2方向において検
出する必要がある場合には、第6図によるプリズ
ム、すなわち4つの傾斜面を有するプリズムを用
いる必要がある。これらの面の各々は副ビーム
b1,b2,b3およびb4を関連の検出器D1,D2,D3
およびD4に向けて反射させる。
If it is necessary to detect the position of an object in two mutually perpendicular directions, it is necessary to use a prism according to FIG. 6, ie a prism with four inclined surfaces. Each of these faces is a secondary beam
b 1 , b 2 , b 3 and b 4 with associated detectors D 1 , D 2 , D 3
and reflect towards D 4 .

好ましくは、プリズムPを可動物体に連結し、
ビーム源B、レンズ系Lおよび検出系Dを固定と
する。しかし、プリズム2を固定配置し、他の素
子B,LおよびDを可動物体に連結することもで
きる。
Preferably, the prism P is coupled to a movable object;
The beam source B, lens system L, and detection system D are fixed. However, it is also possible to have a fixed arrangement of the prism 2 and to connect the other elements B, L and D to a movable object.

本発明による装置は、プリズムPがビームbに
対して直線的な特定の偏移をし、副ビームが偏向
される角度が一定に維持されている場合に、副ビ
ームは可成り小さな横方向偏移を受けるという事
実を用いている。従つて物体の実際の位置および
所望位置間のづれが大きい場合でも、副ビームは
検出器に入射される。副ビームの偏移は照射ビー
ムbに対するプリズムの偏移よりも小さい為、ビ
ームが検出器によつて捕捉される際の、すなわち
これらの検出器上に再結像される際の口径食に関
する問題が生ずるおそれが少なくなる。
The device according to the invention allows the secondary beam to have a fairly small lateral deviation if the prism P has a certain linear deviation relative to the beam b and the angle through which the secondary beam is deflected remains constant. It uses the fact that it undergoes transfer. Therefore, even if the deviation between the actual and desired position of the object is large, the secondary beam will be incident on the detector. Since the deviation of the secondary beam is smaller than the deviation of the prism with respect to the illumination beam b, problems with vignetting when the beam is captured by the detectors, i.e. when reimaged onto these detectors. The risk of this occurring is reduced.

第7図は、放射透過プリズムの場合にプリズム
が距離sに亘つて偏移した際に副ビームがどのく
らい移動するかを示す。偏移量δ、すなわちプリ
ズムPに入射されるビームとこのプリズムによつ
て分割されたビームとの間の角度差は周知の屈折
の法則 n・sinα=n1・sinα1 によつて与えられる。ここにαはプリズムの傾斜
面上でのビームの入射角であり、α1は偏移された
ビームと前記の傾斜面に対する法線との間の角度
であり、nおよびn1はそれぞれプリズム材料およ
び空気の屈折率である。角度αおよびα1が小さい
場合、次式が満足される。
FIG. 7 shows how far the sub-beam moves when the prism is displaced over a distance s in the case of a radiation-transmitting prism. The amount of deviation δ, that is, the angular difference between the beam incident on the prism P and the beam split by this prism, is given by the well-known law of refraction n·sin α=n 1 ·sin α 1 . where α is the angle of incidence of the beam on the inclined surface of the prism, α 1 is the angle between the deflected beam and the normal to said inclined surface, n and n 1 are respectively the prism material and the refractive index of air. If the angles α and α 1 are small, the following equation is satisfied:

nα=α1(n1=1の場合) 従つて、偏移量δ=(α1−α)はδ=(n−1)
αとなる。n=1.5のガラスプリズムの場合、こ
の偏移量はδ=0.5αとなる。第7図は、ビーム偏
移量Δが Δ=h・sinδ (ここにh=s・tanαである) であり、従つてαおよびδが小さい場合 Δ=s・α・δ=0.5α2s となり、従つて s=2Δ/α2 となるということを明瞭に示している。ビーム源
の1対1の像の場合、偏移量Δはフオトダイオー
ドの幅dを越えてはならない為、検出することの
できる左或いは右方向への物体の最大偏移量snax
は snax=2d/α2 となる。プリズムを有さない位置検出装置の場合
には、測定しうる最大偏移量はdに等しい。従つ
てロツクイン範囲の拡大率は約2/α2となる。こ
こにαはラジアンで表わしている。肉薄プリズ
ム、すなわちくさび型プリズムの場合、偏移量δ
はプリズムの位置にかかわらずほぼ一定である
為、前述したことはビームbが最初にプリズムの
傾斜面に入射される場合にも当てはまる。
nα=α 1 (when n 1 = 1) Therefore, the deviation amount δ=(α 1 −α) is δ=(n−1)
becomes α. In the case of a glass prism with n=1.5, this deviation amount is δ=0.5α. Figure 7 shows that the beam deviation amount Δ is Δ=h・sinδ (here h=s・tanα), so when α and δ are small, Δ=s・α・δ=0.5α 2 s Therefore, it clearly shows that s=2Δ/α 2 . In the case of a one-to-one image of the beam source, the deviation Δ must not exceed the width d of the photodiode, so the maximum deviation of the object to the left or right that can be detected is s nax
becomes s nax =2d/α 2 . In the case of a position detection device without a prism, the maximum measurable deviation is equal to d. Therefore, the expansion rate of the lock-in range is approximately 2/α 2 . Here α is expressed in radians. In the case of a thin prism, that is, a wedge-shaped prism, the deviation amount δ
Since is approximately constant regardless of the position of the prism, the above also applies when beam b is first incident on the inclined surface of the prism.

第8図は、反射プリズムの場合に、プリズムが
照射ビームに対し距離sに亘つて偏移すると、副
ビームがどのくらい偏移するかを示す。この場合
偏移量Δに対して次式が満足される。
FIG. 8 shows, in the case of a reflecting prism, how much the sub-beam is displaced when the prism is displaced over a distance s relative to the illumination beam. In this case, the following equation is satisfied for the deviation amount Δ.

Δ=h′sin2α ここにh′=s・tanαである。従つて角度αが小
さい場合には、 Δ=s・2α2およびs=Δ/2α2 となる。ビーム源の1対1像の場合、ロツクイン
範囲の拡大率は約1/2α2である。
Δ=h′sin2α where h′=s・tanα. Therefore, if the angle α is small, Δ=s·2α 2 and s=Δ/2α 2 . For a one-to-one image of the beam source, the magnification of the lock-in range is approximately 1/2α 2 .

第9図はロツクイン範囲の拡大量を線図的に示
す。I1はプリズムがない場合のロツクイン範囲を
示し、I2はプリズムを有する装置のロツクイン範
囲を示す。底角αを約6.5゜とした反射プリズムを
用いた例では、I2は原理的にほぼ37・I1とするこ
とができる。
FIG. 9 diagrammatically shows the amount of expansion of the lock-in range. I 1 indicates the lock-in range without a prism, and I 2 indicates the lock-in range of the device with a prism. In an example using a reflecting prism with a base angle α of about 6.5°, I 2 can in principle be approximately 37·I 1 .

第7および8図にはビームの主光線のみを示
す。入射ビームはプリズムの位置で放射スポツト
を形成する集束ビームである。プリズムは上記の
入射ビームから2つ或いは4つの発散ビームを取
出す。検出器の位置においてビームの直径が大き
くなるのを防止する為に(ビームの直径が大きく
なると検出器の表面を大きくする必要がある)、
種々の手段を講じることができる。好ましくは、
第10図aに示すように、プリズムとフオトダイ
オードとの間に2つの追加のレンズL1およびL2
を配置し、これらのレンズにより放射スポツトを
フオトダイオード上に結合させるようにする。
In Figures 7 and 8 only the chief ray of the beam is shown. The incident beam is a focused beam that forms a radiation spot at the location of the prism. The prism extracts two or four diverging beams from the incident beam. To prevent the beam diameter from increasing at the detector location (larger beam diameter requires larger detector surface),
Various measures can be taken. Preferably,
Two additional lenses L 1 and L 2 are placed between the prism and the photodiode as shown in Figure 10a.
are arranged such that these lenses couple the radiation spot onto the photodiode.

或いはまた、第10図bに示すようにプリズム
の近くに配置した2つの光フアイバガイドF1
よびF2により副ビームb1およびb2を捕捉させ、こ
れらの光フアイバガイドは例えばプリズムの位置
で大きな開口を有しフオトダイオードの位置で小
さな開口を有するようにすることができる。
Alternatively, the sub-beams b 1 and b 2 can be captured by two optical fiber guides F 1 and F 2 placed close to the prism, as shown in FIG. It can have a large aperture and a small aperture at the photodiode location.

更に第10図cに示すように、プリズムの後方
に2つの光拡散物体H1およびH2を配置し、これ
ら光拡散物体により、副ビームがこれらに入射さ
れた場合にある放射が関連の検出器に入射される
ようにすることができる。検出器D1およびD3
での放射の量を増加せしめる為には、光拡散物体
H1およびH2と検出器D1およびD2との間にレンズ
L3およびL4をそれぞれ配置することができる。
第10図a、第10図bおよび第10図cによる
装置においては、副ビームが瞳を完全に覆うよう
にする手段を講じることができる。このようにす
ればプリズムが偏移した場合に、口径食が生じな
い。その理由は、この場合副ビームの偏移が瞳の
直径の一部のみに相当する為である。
Furthermore, as shown in FIG. 10c, two light diffusing objects H 1 and H 2 are arranged behind the prism, which allow the radiation to be detected when the sub-beam is incident on them. It is possible to make the light incident on the vessel. In order to increase the amount of radiation on the detectors D 1 and D 3 , light diffusing objects can be used.
Lens between H 1 and H 2 and detectors D 1 and D 2
L 3 and L 4 can be placed respectively.
In the devices according to FIGS. 10a, 10b and 10c, measures can be taken to ensure that the secondary beam completely covers the pupil. In this way, vignetting will not occur if the prism is deflected. The reason is that in this case the deviation of the sub-beam corresponds to only a part of the diameter of the pupil.

上述したところでは、位置決めすべき物体がラ
インに沿つて移動するものとした。しかし、本発
明による装置は回転物体の角度位置を検出するの
に用いることもできる。この場合には、照射ビー
ムが常に同じ角度でプリズムに入射されるように
する追加の手段を講じる必要がある。この目的の
為には、レンズをプリズムの近くに配置し、この
レンズにより照射ビームの主光線が常にプリズム
の回転軸線とプリズムの屈折縁部稜との間の仮想
の接続線に平行となるようにする。このレンズは
円柱レンズとすることができる。その理由は、レ
ンズ作用は一方向のみで必要とする為である。
In the above description, it is assumed that the object to be positioned moves along a line. However, the device according to the invention can also be used to detect the angular position of rotating objects. In this case, additional measures have to be taken to ensure that the illumination beam is always incident on the prism at the same angle. For this purpose, a lens is placed close to the prism, which lens ensures that the chief ray of the illuminating beam is always parallel to the imaginary connecting line between the axis of rotation of the prism and the refractive edge of the prism. Make it. This lens can be a cylindrical lens. The reason is that lens action is required only in one direction.

第11および12図は回転物体の角度位置を検
出する為の反射プリズムを具える装置の2例を示
す。これらの図において物体Vの回転軸線をRA
で示す。Rは回転軸線とプリズムPの頂点との間
の接続線を示し、CLは円柱レンズを示す。この
円柱レンズの軸線CAはRAに平行とする必要が
ある。このレンズの焦点距離fCLはこのレンズの
中心と回転軸線RAとの間の距離rに等しくする
必要がある。
Figures 11 and 12 show two examples of devices comprising reflective prisms for detecting the angular position of rotating objects. In these figures, the axis of rotation of object V is RA
Indicated by R indicates a connecting line between the axis of rotation and the vertex of the prism P, and CL indicates a cylindrical lens. The axis CA of this cylindrical lens must be parallel to RA. The focal length f CL of this lens must be equal to the distance r between the center of this lens and the axis of rotation RA.

第11図に示すように、プリズムを物体V上に
配置し、光学系の残部、すなわちビーム源、レン
ズ系および検出器を外匣H内に固定配置する場合
には、円柱レンズをfCL=−rとなる負のレンズ
とする。第12図に示すように、プリズムPが固
定であり、光学系の残部が物体と相俟つて動く場
合には、円柱レンズを焦点距離がfCL=+rとな
る正のレンズとする。
As shown in FIG. 11, when the prism is placed on the object V and the rest of the optical system, i.e. the beam source, lens system and detector is fixedly placed inside the outer casing H, the cylindrical lens is placed at f CL = -r, which is a negative lens. As shown in FIG. 12, when the prism P is fixed and the rest of the optical system moves together with the object, the cylindrical lens is a positive lens with a focal length of f CL =+r.

第11図に示す例は、集積回路の製造に当りマ
スクパターンを基板上に繰返し結像させる装置に
用いることができる。この場合、基板はマスクパ
ターンを経て多数回露光され、基板は投影システ
ムに対して順次の2度の露光間の所望距離に亘つ
て移動させる。マスクパターンを経て基板のすべ
てを露光した後、基板を装置から除去してこの基
板に他の処理を行ないうるようにする。次に新た
な基板を装置内に配置し、この基板を同じ或いは
他のマスクパターンを経て露光するようにするこ
とができる。このような露光済基板を除去、未露
光の基板を装置内に配置する為には、いわゆる基
板交換器を用いる。
The example shown in FIG. 11 can be used in an apparatus that repeatedly images a mask pattern on a substrate during the manufacture of integrated circuits. In this case, the substrate is exposed multiple times through the mask pattern, and the substrate is moved relative to the projection system the desired distance between two successive exposures. After all of the substrate has been exposed through the mask pattern, the substrate is removed from the apparatus so that it can be subjected to other processing. A new substrate can then be placed in the apparatus and exposed through the same or other mask pattern. A so-called substrate exchanger is used to remove such exposed substrates and place unexposed substrates into the apparatus.

集積回路は多数の処理工程で製造される為、
種々のマスクパターンが基板上に結像される。
種々のマスクパターンを装置内に配置する為に
は、複数個の、例えば2個のマスクパターンを配
置しうるいわゆるマスクテーブルを用いる。基板
交換器およびマスクテーブルの双方は本発明によ
る装置を用いて位置決めすることができる。
Because integrated circuits are manufactured through multiple processing steps,
Various mask patterns are imaged onto the substrate.
In order to arrange various mask patterns within the apparatus, a so-called mask table is used on which a plurality of, for example two, mask patterns can be arranged. Both the substrate exchanger and the mask table can be positioned using the device according to the invention.

第13図はマスクパターンを基板上に繰返し結
像させる装置の一例を示す。例えを水銀灯LA、
楕円ミラーEM、照射ビームにおける放射分布を
均一にする素子Ioおよび集光レンズCpを有する投
影システムは、マスクテーブルMT上に配置され
たマスクパターンM1を照射する。このマスクテ
ーブル上には第2のマスクパターンM2を配置し
うる。このマスクテーブルをその軸MAを中心に
回動させることにより第2マスクパターンM2
投影システム内に移動させることができる。マス
クパターンM1を通過するビームは線図的に示す
投影レンズ系PLを通り、この投影レンズ系によ
り基板上にマスクパターンの像を形成する。基板
Wは空気クツシヨンを与えた基板テーブルWT上
に載せる。投影レンズPLおよび基板テーブル
WTは外匣HO内に装着し、この外匣底部で例え
ば花こう岩の底板BPにより、頂部でマスクテー
ブルにより封じる。投影装置には更に軸WAを中
心に回動しうる基板交換器WCを設け、この基板
交換器は更に高さにおいて調整しうるようにす
る。投影装置の構成および作動に対する他の詳細
に関しては文献“Solid State Technology”、
June1980、pp.80−84の章“Step−and−Repeat
Wafer Imaging”を参照しうる。
FIG. 13 shows an example of an apparatus for repeatedly imaging a mask pattern on a substrate. For example, mercury lamp LA,
A projection system comprising an elliptical mirror EM, an element I o that homogenizes the radiation distribution in the illumination beam and a condenser lens C p illuminates a mask pattern M 1 arranged on a mask table MT. A second mask pattern M2 can be placed on this mask table. By rotating this mask table about its axis MA, the second mask pattern M2 can be moved into the projection system. The beam passing through the mask pattern M 1 passes through a projection lens system PL shown diagrammatically, which forms an image of the mask pattern on the substrate. The substrate W is placed on a substrate table WT provided with an air cushion. Projection lens PL and substrate table
The WT is mounted in an outer case HO, and the outer case is sealed at the bottom by a bottom plate BP made of, for example, granite, and at the top by a mask table. The projection device is further provided with a substrate changer WC which is rotatable about an axis WA, the substrate changer being further adjustable in height. For other details on the construction and operation of the projection device, see the literature “Solid State Technology”,
Chapter “Step-and-Repeat” June 1980, pp. 80-84
Wafer Imaging”.

マスクが投影ビーム内に配置された際にマスク
テーブルを位置決めしうるようにする為に、反射
プリズムP1および負のレンズL5を本発明により
マスクテーブル上に配置する。プリズムP1はビ
ーム源−検出ユニツトH1′により放出されたビー
ムをこのユニツトH1′に反射させ、このユニツト
においてこのビームを前述したように2つの検出
器を有する検出系によつて受ける。これら2つの
検出器の差信号を用いて、それ自体既知の(従つ
て詳細に説明しない)手段によつてマスクテーブ
ルを位置決めする。この位置検出装置P1,L5
よびH1′を用いることにより、マスクテーブルを
所望位置に近づける信号を早い瞬時に生ぜしめる
為、テーブルの回転速度を減少せしめることがで
き、充分に遅い速度で所望位置に達する。第2マ
スクパターンM2を位置決めする為には、第1プ
リズム−レンズ対P1,L5と直径的に対向した位
置に第2プリズム−レンズ対P2,L6を設けるこ
とができる。
In order to be able to position the mask table when the mask is placed in the projection beam, a reflective prism P 1 and a negative lens L 5 are arranged on the mask table according to the invention. Prism P 1 reflects the beam emitted by source-detection unit H 1 ' to this unit, where it is received by a detection system comprising two detectors as described above . The difference signal of these two detectors is used to position the mask table by means known per se (and therefore not described in detail). By using these position detection devices P 1 , L 5 and H 1 ', the rotational speed of the table can be reduced, and the rotational speed of the table can be reduced, since the signal that brings the mask table closer to the desired position can be generated quickly and at a sufficiently slow speed. Reach the desired position. In order to position the second mask pattern M2 , a second prism-lens pair P2 , L6 can be provided at a position diametrically opposed to the first prism-lens pair P1 , L5 .

基板交換器WCを位置決めする為に、プリズム
P3と、レンズL7と、ビーム源−検出ユニツト
H2′とを有するアナログ位置検出装置を設ける。
プリズムP3およびレンズL7は固定であり、ビー
ム源−検出ユニツトは移動基板交換器上に配置
し、構成がコンパクトとなるようにする。レンズ
L7は正のレンズとする。
Prism is used to position the board exchanger WC.
P 3 , lens L 7 , and beam source-detection unit
An analog position sensing device having H 2 ′ is provided.
Prism P 3 and lens L 7 are fixed, and the beam source-detection unit is placed on a moving substrate exchanger, allowing for a compact configuration. lens
L 7 is a positive lens.

照射ビームの主光線がプリズムの屈折縁部に垂
直に入射される反射プリズムを有する位置決定兼
位置決め装置においては、第14図aに示すよう
に、反射ビームb1およびb2の主光線はそれぞれ非
反射ビームbの一方の側に位置し、更にすべての
ビームの主光線は一平面内に位置する。反射ビー
ムは照射ビームに重ならないように注意する必要
がある。ビームを正しく分離させる為には、反射
プリズムの底角αが sinαsinα1 を満足するようにする必要がある。ここにα1はプ
リズム側における投影システムのアパーチユア角
である。ロツクイン範囲を大きくするには、αを
最小にする必要があり、従つて実際にはαはα1
ほぼ等しくなる。
In a positioning and positioning device having a reflecting prism in which the principal ray of the illuminating beam is incident perpendicularly to the refractive edge of the prism, the principal rays of the reflected beams b 1 and b 2 are respectively It is located on one side of the non-reflected beam b, and furthermore, the chief rays of all the beams are located in one plane. Care must be taken to ensure that the reflected beam does not overlap the irradiated beam. In order to separate the beams correctly, the base angle α of the reflecting prism must satisfy sin α sin α 1 . Here α 1 is the aperture angle of the projection system on the prism side. To increase the lock-in range, α must be minimized, so in practice α is approximately equal to α 1 .

位置決定兼位置決め装置の構成を一層コンパク
トとし、そのロツクイン範囲を一層大きくする為
には、プリズムPを照射ビームbの主光線に対し
てわずかに傾けるのが好ましい。この場合第14
図bに示すように、反射ビームの主光線は照射ビ
ームbの主光線とは異なる平面内に位置する。従
つて反射ビームb1およびb2を互いに接近させて位
置させることができ、底角α′を第10図aにおけ
る底角αよりも小さくすることができる。
In order to make the configuration of the positioning and positioning device more compact and to further increase its lock-in range, it is preferable to tilt the prism P slightly with respect to the chief ray of the irradiation beam b. In this case the 14th
As shown in figure b, the chief ray of the reflected beam is located in a different plane than the chief ray of the illumination beam b. The reflected beams b 1 and b 2 can thus be located close to each other and the base angle α' can be smaller than the base angle α in FIG. 10a.

反射ビームb1およびb2はレンズによりフオトダ
イオード上に集束でき、この場合1つのレンズと
これに関連するフオトダイオードとが1つのユニ
ツトを構成するようにすることができる。
The reflected beams b 1 and b 2 can be focused onto the photodiode by a lens, in which case a lens and its associated photodiode can form a unit.

第14図bによる装置の実際例ではロツクイン
範囲は約±10mmとなつた。この範囲はプリズムP
の寸法により決まる。
In a practical example of the device according to FIG. 14b, the lock-in range was approximately ±10 mm. This range is prism P
Determined by the dimensions of

反射プリズムを有する位置決定兼位置決め装置
においては、投影レンズ系Lを、プリズムPによ
り反射されたビームを検出器上に集束させるもの
にも用いることができる。この目的の為には、第
15図に示すように各反射ビームに対する追加の
ミラーAMをプリズムPとレンズ系Lとの間に配
置する必要がある。簡単の為にこの第15図に
は、プリズムPの上側部分により反射されミラー
AMにより検出器D1に向けられるビームb1の光路
のみを示す。ビームbおよびb1の主光線は破線で
示す。
In a positioning and positioning device with a reflecting prism, the projection lens system L can also be used to focus the beam reflected by the prism P onto the detector. For this purpose, it is necessary to place an additional mirror AM for each reflected beam between the prism P and the lens system L, as shown in FIG. For the sake of simplicity, FIG. 15 shows the mirror reflected by the upper part of the prism P.
Only the optical path of the beam b 1 directed by the AM to the detector D 1 is shown. The chief rays of beams b and b1 are shown by dashed lines.

プリズムPおよびミラーAMによつて形成され
る放射スポツトはビーム源Bから分離され、従つ
て検出器はこのビーム源の周りに配置しうる。4
つの傾斜面を有するプリズムと、4つの補助ミラ
ーAMとを具える場合には、第16図に示すよう
に4個の検出器D1,D2,D3およびD4をビーム源
Bの平面内に配置する。
The radiation spot formed by prism P and mirror AM is separated from beam source B, so that the detector can be arranged around this beam source. 4
In the case of a prism having two inclined surfaces and four auxiliary mirrors AM, four detectors D 1 , D 2 , D 3 and D 4 are arranged on the plane of the beam source B as shown in FIG. Place it inside.

ビーム源とこのビーム源の像との間の分離程度
は角度θにより決まる。ミラーAMを配置する必
要のある角度は、ビームが反射直後に互いに丁
度重ならなくなる場合に=γ−θ/2に応じて像 側におけるアパーチユア角γによつて決まる。こ
の場合反射プリズムの底角はγに等しくする必要
がある。この場合レンズ系の位置ではミラーAM
と光軸との間の距離はlに等しい。ここにlはレ
ンズ系Lの最大瞳直径である。
The degree of separation between the beam source and the image of the beam source is determined by the angle θ. The angle at which the mirror AM has to be arranged depends on the aperture angle γ on the image side according to =γ−θ/2 if the beams no longer exactly overlap each other immediately after reflection. In this case, the base angle of the reflecting prism must be equal to γ. In this case, the position of the lens system is mirror AM.
and the optical axis is equal to l. Here l is the maximum pupil diameter of the lens system L.

ミラーAMは、プリズムが偏移した際に反射ビ
ームがこれら自体に対して平行に偏移した場合で
もこれら反射ビームを受けうる程度に延在させる
必要がある。この場合副ビームb1およびb2をレン
ズ系Lの瞳に亘つて移動しうるようにする必要が
ある。上記の瞳はプリズムが中心位置を占めた際
に副ビームにより完全に覆われる為、上述したプ
リズムの偏移により放射を損失せしめるおそれが
ある。このような損失を最小とする為に、第15
図に破線で示す視野レンズFLをミラーAMとプ
リズムPとの間に配置することができる。レンズ
FLの焦点距離はレンズ系Lの瞳に対するこのレ
ンズの距離に等しくする。この場合反射ビームは
常にレンズ系Lの瞳の中心を通過する。
The mirror AM must extend to such an extent that it can receive the reflected beams even if they are displaced parallel to themselves when the prism is displaced. In this case it is necessary to be able to move the sub-beams b 1 and b 2 over the pupil of the lens system L. Since the above-mentioned pupil is completely covered by the sub-beam when the prism occupies the central position, there is a risk that radiation will be lost due to the above-mentioned deviation of the prism. In order to minimize such losses, the 15th
A field lens FL, shown in broken lines in the figure, can be arranged between the mirror AM and the prism P. lens
The focal length of FL is made equal to the distance of this lens to the pupil of lens system L. In this case, the reflected beam always passes through the center of the pupil of the lens system L.

また第15図においてビーム源Bとレンズ系L
との間に補助ミラーAM′を配置することにより、
ビーム源の像をこのビーム源自体に極めて接近さ
せて位置させることができる。この場合発光ダイ
オードの形態のビーム源とフオトダイオードとを
1つの支持体上に配置することができる。ミラー
AM′は光軸に対し角度γに等しい或いはほぼ等
しい角度で配置する。
Also, in Fig. 15, beam source B and lens system L
By placing an auxiliary mirror AM′ between
The image of the beam source can be positioned very close to the beam source itself. In this case, the radiation source in the form of a light-emitting diode and the photodiode can be arranged on one support. mirror
AM' is arranged at an angle equal to or approximately equal to the angle γ with respect to the optical axis.

ミラーAMは材料、例えばガラスのブロツクを
以つて構成でき、このブロツクの断面は正方形と
することができる。2つ或いは4つの反射副ビー
ムは上記のブロツクの側面によつて反射され、こ
の場合副ビームが上記の側面に可成り大きな角度
で入射されればすべての反射ビームを利用するこ
とができる。上記の側面は内面或いは外面反射と
することができる。上記のブロツクの一端にはレ
ンズ系Lを配置し、他端には視野レンズFLを配
置する。
The mirror AM can be constructed from a block of material, for example glass, and the cross section of this block can be square. Two or four reflected sub-beams are reflected by the side surfaces of the block, in which case all reflected beams can be utilized if the sub-beams are incident on the side surfaces at a fairly large angle. The above-mentioned side surfaces can be internal or external reflective. A lens system L is arranged at one end of the above block, and a field lens FL is arranged at the other end.

好ましくは第17図に示すようにブロツクML
の端面LS1およびLS2を彎曲させ、これらの端面
がレンズ作用を有するようにする。端面LS1はレ
ンズ系Lとして機能し、端面LS2は視野レンズ
FLとして機能する。レンズ素子LS2は正の屈折
力を有し、その焦点距離はブロツクMLの長さに
等しくする。
Preferably the block ML as shown in FIG.
The end faces LS 1 and LS 2 are curved so that these end faces have a lens action. The end face LS 1 functions as a lens system L, and the end face LS 2 is a field lens.
Functions as FL. Lens element LS2 has positive refractive power and its focal length is equal to the length of block ML.

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

第1図は物体の位置を決定し物体を位置決めす
る既知の装置を示す線図、第2図は第1図の装置
に用いられる放射感応検出系を示す説明図、第3
図は第1図の装置における物体の偏移量の関数と
しての位置信号の変化を示す説明図、第4および
5図はそれぞれ放射透過プリズムおよび放射反射
プリズムを有する本発明による装置を示す線図、
第6図は本発明による装置に用いる傾斜面を有す
る反射プリズムを示す斜視図、第7および8図は
それぞれ放射透過プリズムおよび放射反射プリズ
ムに対する物体の偏移量の関数としてビーム偏向
を示す説明図、第9図は本発明による装置におけ
る物体偏移量の関数として位置信号の変化を示す
線図、第10図a,bおよびcはプリズムにより
検出器上に反射された放射を集中させる異なる光
学素子を示す線図、第11および12図は回転物
体の位置を検出する装置の例を示す線図、第13
図は基板上にマスクパターンを投影する装置を示
す線図、第14図aおよびbは反射プリズムを用
いた場合であつてそれぞれ照射ビームが屈折縁部
に直角に入射された場合および90°とは異なる角
度で入射された場合の光路を示す説明図、第15
図は反射ビームに対する追加のミラーを有する本
発明の装置の例を示す線図、第16図は本発明に
よる装置の例におけるビーム源に対する検出器の
配置を示す線図、第17図は1つの素子によつて
照射レンズ系およびミラーの機能を達成するよう
にした本発明装置の例を示す線図である。 B……ビーム(放射)源、L……レンズ系、D
……検出系、D1,D2,D3,D4……検出器、A…
…差動増幅器、V……物体、C……物体制御装
置、P,P1,P2,P3……プリズム、L1,L2,L3
L4,L5,L6,L7……レンズ、F1,F2……光フア
イバガイド、H1,H2……光拡散物体、CL……円
柱レンズ、LA……水銀灯、EM……楕円ミラー、
Cp……集光レンズ、M1,M2……マスクパター
ン、MT……マスクテーブル、PL……投影レン
ズ系、W……基板、WT……基板テーブル、WC
……基板交換器、H′1,H′2……ビーム源−検出
ユニツト、AM,AM′……ミラー、FL……視野
レンズ。
Fig. 1 is a diagram showing a known device for determining the position of an object and locating the object; Fig. 2 is an explanatory diagram showing a radiation-sensitive detection system used in the device of Fig. 1;
4 and 5 are diagrams showing the device according to the invention with a radiation-transmitting prism and a radiation-reflecting prism, respectively. ,
FIG. 6 is a perspective view of a reflecting prism with inclined surfaces for use in the device according to the invention; FIGS. 7 and 8 are illustrations showing the beam deflection as a function of the displacement of the object relative to the radiation-transmitting prism and the radiation-reflecting prism, respectively; FIG. , FIG. 9 is a diagram showing the variation of the position signal as a function of object displacement in a device according to the invention, and FIGS. 10 a, b and c show different optics for concentrating the radiation reflected by the prism onto the detector. Figures 11 and 12 are diagrams showing the elements; Figures 11 and 12 are diagrams showing an example of a device for detecting the position of a rotating object;
The figure is a diagram showing an apparatus for projecting a mask pattern onto a substrate, and Figures 14a and 14b are diagrams showing the case where a reflecting prism is used and the irradiation beam is incident at right angles to the refracting edge and at 90°, respectively. Explanatory diagram showing optical paths when incident at different angles, No. 15
16 is a diagram showing the arrangement of the detector relative to the beam source in an example of the device according to the invention, FIG. 17 is a diagram showing an example of the device according to the invention with an additional mirror for the reflected beam; FIG. 2 is a diagram showing an example of the device of the present invention in which the functions of an irradiation lens system and a mirror are achieved by an element. B... Beam (radiation) source, L... Lens system, D
...Detection system, D 1 , D 2 , D 3 , D 4 ...Detector, A...
... Differential amplifier, V ... Object, C ... Object control device, P, P 1 , P 2 , P 3 ... Prism, L 1 , L 2 , L 3 ,
L 4 , L 5 , L 6 , L 7 ... Lens, F 1 , F 2 ... Optical fiber guide, H 1 , H 2 ... Light diffusing object, CL ... Cylindrical lens, LA ... Mercury lamp, EM ... ...elliptical mirror,
C p ...Condensing lens, M1 , M2 ...Mask pattern, MT...Mask table, PL...Projection lens system, W...Substrate, WT...Substrate table, WC
...Substrate exchanger, H' 1 , H' 2 ... Beam source-detection unit, AM, AM' ... Mirror, FL ... Field lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 可動物体位置決定兼位置決め装置において、 放射ビームを生じる放射原と、 この放射ビームに対し移動自在に装着された前
記の可動物体の移動方向に対し垂直に延在する稜
で交わる2つの平面内に位置し鈍角の頂角を規定
する少なくとも2つの面を有するプリズムであつ
て、該プリズムは前記の可動物体の所定の移動範
囲に亘つて前記の放射ビームを捕捉するように配
置されており、前記の2つの面の各々は前記の放
射ビームからその入射方向に対して斜角を以つて
放射を偏向せしめる作用をする当該プリズムと、 前記のプリズムの面のそれぞれから前記の斜角
で偏向された放射を検出するように配置され、前
記のプリズムに入射される前記の放射ビームに対
し固定関係に配置された第1および第2の放射検
出器であつて、これら第1および第2の放射検出
器が共働してこれら放射検出器の合計幅よりも著
しく大きな物体移動範囲に亘つて、前記の斜角で
偏向された放射を検出するようになつている当該
第1および第2の放射検出器とを具えていること
を特徴とする可動物体位置決定兼位置決め装置。 2 回転物体の角度位置を検出する特許請求の範
囲第1項に記載の可動物体位置決定兼位置決め装
置において、放射源とプリズムとの間にレンズを
配置し、該レンズの焦点距離を回転軸線と前記の
レンズとの間の距離に等しくしたことを特徴とす
る可動物体位置決定兼位置決め装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
可動物体位置決定兼位置決め装置において、プリ
ズムを可動物体に連結したことを特徴とする可動
物体位置決定兼位置決め装置。 4 特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1項に
記載の可動物体位置決定兼位置決め装置におい
て、プリズムを反射プリズムとしたことを特徴と
する可動物体位置決定兼位置決め装置。 5 特許請求の範囲第4項に記載の可動物体位置
決定兼位置決め装置において、放射源により放出
されたビームの主光線がプリズム前記の稜と成す
角度が90゜とは異なる角度となるようにしたこと
を特徴とする可動物体位置決定兼位置決め装置。 6 特許請求の範囲第4項または第5項に記載の
可動物体位置決定兼位置決め装置において、プリ
ズム上に放射スポツトを形成する照射レンズ系
と、プリズムとの間にミラーを配置し、これらミ
ラーによりプリズムから反射されたビームを照射
レンズ系の瞳に向けて反射させるようにしたこと
を特徴とする可動物体位置決定兼位置決め装置。 7 特許請求の範囲第6項に記載の可動物体位置
決定兼位置決め装置において、放射源と照射レン
ズ系との間にミラーを配置し、これらミラーによ
つて照射レンズ系を通る反射ビームを放射源の付
近に向けて反射させるようにし、放射感応検出器
を前記の放射源の周りに配置したことを特徴とす
る可動物体位置決定兼位置決め装置。 8 特許請求の範囲第6項に記載の可動物体位置
決定兼位置決め装置において、放射源とプリズム
との間に断面が正方形の中空反射体を配置し、該
中空反射体の端面がレンズとして作用するように
したことを特徴とする可動物体位置決定兼位置決
め装置。
[Scope of Claims] 1. A movable object positioning and positioning device comprising: a radiation source generating a radiation beam; and a ridge extending perpendicularly to the direction of movement of the movable object movably mounted with respect to the radiation beam. a prism having at least two faces lying in two intersecting planes and defining an obtuse apex angle, the prism being adapted to capture said beam of radiation over a predetermined range of movement of said movable object; said prism, each of said two surfaces serving to deflect radiation from said radiation beam at an oblique angle relative to its direction of incidence; first and second radiation detectors arranged to detect radiation deflected at an oblique angle of and arranged in fixed relation to said radiation beam incident on said prism; said first and second radiation detectors are adapted to cooperate to detect radiation deflected at said oblique angle over a range of object movement significantly greater than the combined width of said radiation detectors; 1. A movable object positioning and positioning device comprising: first and second radiation detectors. 2. In the movable object positioning and positioning device according to claim 1, which detects the angular position of a rotating object, a lens is disposed between the radiation source and the prism, and the focal length of the lens is aligned with the axis of rotation. A movable object positioning and positioning device characterized in that the distance between the movable object and the lens is equal to the distance between the movable object and the lens. 3. A movable object positioning and positioning device according to claim 1 or 2, characterized in that a prism is connected to the movable object. 4. A movable object positioning and positioning device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the prism is a reflecting prism. 5. In the movable object positioning and positioning device according to claim 4, the angle between the chief ray of the beam emitted by the radiation source and the edge of the prism is different from 90°. A movable object positioning and positioning device characterized by: 6. In the movable object positioning and positioning device according to claim 4 or 5, a mirror is disposed between the prism and an irradiation lens system that forms a radiation spot on the prism, and A movable object positioning and positioning device characterized in that a beam reflected from a prism is reflected toward a pupil of an irradiation lens system. 7 In the movable object positioning and positioning device according to claim 6, mirrors are arranged between the radiation source and the irradiation lens system, and these mirrors direct the reflected beam passing through the irradiation lens system to the radiation source. A movable object positioning and positioning device characterized in that a radiation-sensitive detector is arranged around the radiation source. 8. In the movable object positioning and positioning device according to claim 6, a hollow reflector with a square cross section is arranged between the radiation source and the prism, and the end face of the hollow reflector acts as a lens. A movable object positioning and positioning device characterized in that:
JP57054811A 1981-04-03 1982-04-03 Detector for position of body Granted JPS57178103A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8101668A NL8101668A (en) 1981-04-03 1981-04-03 DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF AN OBJECT.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57178103A JPS57178103A (en) 1982-11-02
JPS6355002B2 true JPS6355002B2 (en) 1988-11-01

Family

ID=19837293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57054811A Granted JPS57178103A (en) 1981-04-03 1982-04-03 Detector for position of body

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JPS57178103A (en)
CA (1) CA1194176A (en)
DE (1) DE3211928A1 (en)
FR (1) FR2503416B1 (en)
GB (1) GB2096316B (en)
NL (1) NL8101668A (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4622502A (en) * 1983-05-17 1986-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position detecting apparatus
DE3328168A1 (en) * 1983-08-04 1985-02-21 Goetze Ag, 5093 Burscheid Method and device for determining position, in particular of parting lines
NL8401476A (en) * 1984-05-09 1985-12-02 Philips Nv DEVICE FOR CHANGING MASKS.
NL8401710A (en) * 1984-05-29 1985-12-16 Philips Nv DEVICE FOR IMAGING A MASK PATTERN ON A SUBSTRATE.
JPS6155152A (en) * 1984-08-27 1986-03-19 Mitsui Toatsu Chem Inc Thermosetting resin molding material
JPS6155150A (en) * 1984-08-27 1986-03-19 Mitsui Toatsu Chem Inc Thermosetting resin molding material
JPS6155153A (en) * 1984-08-27 1986-03-19 Mitsui Toatsu Chem Inc Thermosetting resin molding material
JPS6155151A (en) * 1984-08-27 1986-03-19 Mitsui Toatsu Chem Inc Thermosetting resin molding material
DE3621961A1 (en) * 1986-07-01 1988-01-14 Wenglorz Sensoric Gmbh Reflected-light barrier for the contactless tracking of an instrument
US4760429A (en) * 1986-11-05 1988-07-26 The Perkin-Elmer Corporation High speed reticle change system
DE3837042A1 (en) * 1988-10-31 1990-05-03 Battelle Institut E V Device for positioning materials in a force field
DE3907323A1 (en) * 1989-03-07 1990-09-20 Zinser Textilmaschinen Gmbh Spinning machine, especially a ring-spinning machine
DE4442400A1 (en) * 1994-11-30 1996-06-05 Imm Inst Mikrotech Orientation and alignment sensor for space-vehicle attitude control
DE102014010417A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-14 Nanosurf Ag Position measuring system for the nanometer range
DE102014115748A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-04 Tutech Innovation Gmbh System and method for processing components
WO2019126932A1 (en) * 2017-12-25 2019-07-04 深圳市大疆创新科技有限公司 Cradle head control method and control device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2703505A (en) * 1948-07-03 1955-03-08 Kearney & Trecker Corp Apparatus for aligning machine elements

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1205716B (en) * 1958-01-21 1965-11-25 Continental Elektro Ind Ag Photoelectric device for aligning the target line of a sighting device
US3207904A (en) * 1962-04-09 1965-09-21 Western Electric Co Electro-optical article positioning system
DE1273210B (en) * 1962-08-24 1968-07-18 Philips Nv Device for the photoelectric determination of the relative position of two parts
GB1312825A (en) * 1969-04-19 1973-04-11 Licentia Gmbh Method and apparatus for bringing a mask and a semiconductor body into register with one another
DE2445333A1 (en) * 1973-10-01 1975-04-10 Philips Nv OPTOELECTRONIC SYSTEM FOR DETERMINING A DIFFERENCE BETWEEN THE ACTUAL POSITION AND THE DESIRED POSITION OF A PLANE IN AN OPTICAL IMAGING SYSTEM
FR2340534A1 (en) * 1976-02-09 1977-09-02 Centre Techn Ind Mecanique Lens centering apparatus for edge trimming - uses reflected and transmitted beams as lens is rotated and positionally adjusted
GB1560778A (en) * 1978-03-21 1980-02-06 Int Computers Ltd Methods of aligning articles
FR2445512A1 (en) * 1978-12-27 1980-07-25 Thomson Csf Position detecting system for image forming appts. - includes two part photodiode providing two signals with difference proportional to position error

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2703505A (en) * 1948-07-03 1955-03-08 Kearney & Trecker Corp Apparatus for aligning machine elements

Also Published As

Publication number Publication date
DE3211928A1 (en) 1983-01-20
NL8101668A (en) 1982-11-01
DE3211928C2 (en) 1988-01-21
CA1194176A (en) 1985-09-24
GB2096316A (en) 1982-10-13
GB2096316B (en) 1985-03-06
FR2503416A1 (en) 1982-10-08
FR2503416B1 (en) 1986-01-03
JPS57178103A (en) 1982-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100544439B1 (en) Lithographic Projection Unit with Alignment Unit
JPS6355002B2 (en)
US4705940A (en) Focus detection in a projection optical system
JPH0442601B2 (en)
JP2862311B2 (en) Surface position detection device
US4932781A (en) Gap measuring apparatus using interference fringes of reflected light
US5717492A (en) Position detecting apparatus and a method for manufacturing semiconductor devices using the apparatus
JPS6161178B2 (en)
US3323417A (en) Testing apparatus for optical lenses
CN111090223B (en) Optical measurement system
JP3143514B2 (en) Surface position detecting apparatus and exposure apparatus having the same
JPH06188173A (en) Surface position detector
JP3448663B2 (en) Projection exposure equipment
JP2513281B2 (en) Alignment device
JPH026709A (en) Surface displacement detector
JP3211246B2 (en) Projection exposure apparatus and element manufacturing method
JPH0210361B2 (en)
JPH01209305A (en) Device for detecting position
SU1058875A1 (en) Laser profilograph
JP2636017B2 (en) Tilt detection head
JP2989995B2 (en) Positioning device
JP2924178B2 (en) Position detection device
JPH0378230U (en)
JPH07104131B2 (en) Method and device for separating diffracted light
JPH09120940A (en) Alignment and aligner