JPH0274802A - 位置合わせ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は位置合わせ装置に関し、例えば半導体素子製造
用の露光装置において、マスクやレチクル（以下「マス
ク」という。）等の第１物体面上に形成されている微細
な電子回路パターンをウェハ等の第２物体面上に露光転
写する際にマスクとウェハとの相対的な位置決め（アラ
イメント）を行う場合に好適な位置合わせ装置に関する
ものである。

（従来の技術〉 従来より半導体製造用の露光装置においては、マスクと
ウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重要
な一要素となっている。特に最近の露光装置における位
置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、例
えばサブミクロン以下の位置合わせ精度な有するものが
要求されている。

多くの位置合わせ装置においては、マスク及びウェハ面
上に位置合わせ用の所謂アライメントパターンを設け、
それらより得られる位置情報を利用して、双方のアライ
メントを行っている。このときのアライメント方法とし
ては、例えば双方のアライメントパターンのずれ量を画
像処理を行うことにより検出したり、又は米国特許第４
０３７９６９号や特開昭５６−１５７０３３号公報で提
案されているようにアライメントパターンとしてゾーン
プレートを用い該ゾーンプレートに光束を照射し、この
ときゾーンプレートから射出した光束の所定面上におけ
る集光点位置を検出すること等により行っている。

般にゾーンプレートを利用したアライメント方法は、単
なるアライメントパターンを用いた方法に比べてアライ
メントパターンの欠損に影響されずに比較的高精度のア
ライメントが出来る特長がある。

第２０図はゾーンプレートを利用した従来の位置合わせ
装置の概略図である。

同図において光源７２から射出した平行光束はハーフミ
ラ−７４を通過後、集光レンズ７６で集光点７８に集光
された後、マスク６８面上のマスクアライメントパター
ン６８ａ及び支持台６２に載置したウェハ６０面上のウ
ェハアライメントパターン６０ａを照射する。これらの
アライメントパターン６８ａ、６０ａは反射型のゾーン
プレートより構成され、各々集光点７８を含む光軸と直
交する平面上に集光点を形成する。このときの平面トの
集光点位置のずれ量を集光レンズ７６とレンズ８０によ
り検出部８２上に導光して検出している。

そして検出器８２からの出力信号に基づいて制御回路８
４により駆動回路６４を駆動させてマスク６８とウェハ
６０の相対的な位置決めを行っている。

第２１図は第２０図に示したマスクアライメントパター
ン６８ａとウェハアライメントパターン６０ａからの光
束の結像関係を示した説明図である。

同図において集光点７８から発散した光束はマスクアラ
イメントパターン６８ａよりその一部の光束が回折し、
集光点７８近傍にマスク位置を示す集光点７８ａを形成
する。又、その他の一部の光束はマスク６８を０次透過
光として透過し、波面を変えずにウェハ６０面上のウェ
ハアライメントパターン６０ａに入射する。このとき光
束はウェハアライメントパターン６０ａにより回折され
た後、再びマスク６８を０次透過光として透過し、集光
点７８近傍に集光しウェハ位置をあられす集光点７８ｂ
を形成する。同図においてはウェハ６０により回折され
た光束が集光点を形成する際には、マスク６８は単なる
素通し状態としての作用をする。

このようにして形成されたウェハアライメントパターン
６０ａによる集光点７８ｂの位置は、ウェハ６０のマス
ク６８に対するずれ量Δσに応じて集光点７８を含む光
軸と直交する平面に沿って該ずれ量Δσに対応した量の
ずれ量Δσ′として形成される。

このような方法においては、マスク而や半導体露光装置
内のマスクホルダー面等の基準面、そして露光装置の接
地面等に対してウェハ面が傾斜しているとセンサ上に入
射する光束の重心位置が変化し、アライメント誤差とな
ってくる。

一般にセンサ上に絶対座標系を設け、その基準原点を設
定することは他のアライメント誤差要因、例えばウェハ
面のそりやたわみ等を有する傾斜、レジストの塗布ムラ
による光束の重心位置の変動、アライメント光源の発振
波長、発振出力、光束出射角の変動、センサ特性の変動
、そしてアライメントヘット位置の繰り返しによる変動
等により、その原点の設定を高精度に行うのが大変難し
くなるという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はマスク等の第１物体とウェハ等の第２物体の位
置合わせを行う際のずれ量検出の際の誤差要因を取り除
く手段として、第１信号光としてのアライメント光束に
加えて第２信号光としてのアライメント光束を第１の信
号光と異なフた次数のりニアグレーティングレンズから
の回折光より形成し、これらの信号光を利用することに
より、高精度な位置合わせを可能とした位置合わせ装置
の提供を特徴とする 特に本発明では、第２信号光束のウニへ面の傾斜に対す
るセンサ上での重心移動の作用が第１信号光束と全く等
しくなるようにし、又、アライメントヘッドの位置の変
動に対しても第２信号光束が第１信号光束と全く等しい
重心移動の作用を受けるように設定し、これにより第２
信号光束と第１信号光束のセンサ上での相対的な位置の
変動が原理的にマスクとウェハとの位置ずれのみに依存
するようにし、高精度な位置合わせを可能とした位置合
わせ装置の提供を目的としている。

（問題点を解決するための手段） 第１物体と第２物体とを対向させて相対的な位置決めを
行う際、該第１物体面上と該第２物体面上に各々物理光
学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に光を入
射させたときに生ずる回折光を他方の物理光学素子に入
射させ、該他方の物理光学素子により所定面上に生ずる
回折パターンの光量分布を検出手段により検出すること
により、該第１物体と該第２物体との相対的な位置決め
を行なう際、該２つの物理光学素子のうちの一方の物理
光学素子Ａをリニアグレーティングレンズより構成し、
該物理光学素子Ａより射出する異なった回折次数の光束
に対し、凸レンズ作用と凹レンズ作用を同時に持たせる
ように構成したことである。

特に本発明では前記第１又は第２物理光学素子のうちの
他方の物理光学素子Ｂを第１．第２信号用の第１．第２
アライメントマークＢ１、Ｂ２の２つのアライメントマ
ークより構成し、該物理光学素子Ａから生ずる異なった
次数の２つの回折光を該第１．第２アライメントマーク
Ｂ１、Ｂ２に入射させ、該第１．第２アライメントマー
クＢ１、Ｂ２からの回折光の光束重心を第１．第２検出
部で検出するか、又は逆に該第１．第２アライメントマ
ークＢ１、Ｂ２からの回折光を物理光学素子Ａに入射さ
せ、該物理光学素子Ａからの２つの回折光の光束重心を
第１．第２検出部で検出し、該第１．第２検出部からの
出力信号を利用して第１物体と第２物体との位置決めを
行うようにしたことを特徴としている。

この他本発明では２つの回折光の所定面上における光束
重心位置が第１物体と第２物体の位置ずれに対して互い
に逆方向に変位するように各要素を設定していることを
特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は第
１図の光路を展開したときの要部模式図中１は第１物体
で例えばマスクである。２は第２物体で例えばマスク１
と位置合わせされるウェハである。３．４は各々アライ
メント用の第１．第２物理光学素子であり、各々第１物
体１と第２物体２面上に設けられている。

第１物理光学素子３は第１．第２信号用の第１．第２ア
ライメントマーク３ａ、３ｂより成り、第２物理光学素
子４はリニアグレーティングレンズより成っている。

第１図において光源８からの光束を投射レンズ９により
平行光として該第１．第２アライメントマーク３ａ、３
ｂを照射している。そしてアライメントマーク３ａ、３
ｂで回折された所定次数の回折光束をさらにアライメン
トマーク４で回折させ、該回折光のうち一１次回折光６
はセンサ５ａへ、＋１次回折光７はセンサ５ｂへ入射さ
せている。そして該回折光のスポット位置情報を処理回
路を含む処理；ｔ’−ｉｏで処理し、第１物体１及び第
２物体２の位置ずれ制御信号を得、該信号に基づいてコ
ントローラ１１によりステージ１２を動かし、第１物体
１と第２物体２とを所定の位置へ設定するアライメント
系を構成している。

第１図においては、Ｘ方向をアライメント方向とし、こ
の方向のみにレンズ作用を物理光学素子３の第１．第２
アライメントマーク３ａ、３ｂに持たせである。アライ
メント方向と直交面内ＹＺにおいては人出射角を偏向さ
せる作用を持たせである為、アライメントマーク３ａ、
３ｂは曲線パターンよりなっている。このうち第１アラ
イメントマーク３ａは凸のｐｏｗｅｒ、第２アライメン
トマーク３ｂは凹のｐｏｗｅｒをアライメント方向に持
つようにマーク形状は曲率の符号が反対となっている。

方、第２物理光学素子であるアライメントマーク４はリ
ニア（直線）グレーティングレンズからなっている。そ
して次数の正負に応じて凸のパワー及び凹のパワーを持
つ。このときの各次数の回折光の主光線は入射光と同一
方向となっている。

本実施例では反射型の物理光学素子より構成し、第１．
第２アライメントマーク３ａ及び３ｂで回折された方向
に対応し、アライメント光６゜７はそれぞれセンサー５
ａ、５ｂ方向へ反射回折されている。

次に第１図に示す位置合わせ装置の原理及び構成の特徴
を第２図を用いて説明する。

第２図は第１図の実施例において光束及び各アライメン
トマークの中心を通過する光束に沿って光学系を展開し
、入射面と直交する面への射影成分を示した概略図であ
る。

第２図において第１物体１面上の第１．第２アライメン
トマーク３ａ、３ｂと第２物体２面上の。

アライメントマーク４は各々１次元のレンズ作用（紙面
内のみｐｏｗｅｒがある。）を有する物理光学素子であ
り、アライメント光束は同図に示すように回折されてい
る。即ち、平行入射光は第１アライメントマーク３ａに
より点Ｆ１に示される位置に集光し、第２アライメント
マーク３ｂによって点Ｆ２に集光される。一方、アライ
メントマーク４は符号の異なった回折次数（ここでは＋
１次と一１次）によるレンズ作用により、点Ｆ、及び点
Ｆ２をセンサ面Ｓ上へ結像さゼる機能を有している。第
１物体１、第２物体２間の間隔をｇ、第２物体２とセン
サ５間の距離なＬとし、第１．第２アライメントマーク
３ａ、３ｂの焦点距離をそれぞれｆ、、ｆ２とする。

又、第１物体１と第２物体２の相対位置ずれ量を６とし
、そのときの信号光束重心の合致状態からの変位量を各
々Ｓ１、Ｓ２とする。信号光束重心の変位量ＳＩ及びＳ
２はアライメントマーク３ａ、３ｂの焦点Ｆ、、Ｆ２と
アライメントマーク４の光軸中心を結び直線と検出面５
との交点として幾何学的に求められる。従って、第１物
体１と第２物体２の相対位置ずれに対して各信号光束重
心の変位ｆｆｌ　ｓ　＋　、　Ｓ　２を互いに逆方向に
得る為にアライメントマーク４による結像倍率の符号を
互いに逆とするように回折次数を選択している。

例えばこのときの変位量Ｓ１、Ｓ２を定量的に示せば次
のようになる。

ここで焦点距＃ｆ＋、ｆ２を図のようにｆ、を正、ｒ２
を負となるような凸レンズ及び凹レンズの作用を持たせ
、距離りを充分（ｆ＋、ｆｚに比較し）大きくとれば、
信号光束重心位置は位置ずれが拡大されしかも互いに逆
向きに動く。

センサ５面上のスポット位置の差ΔＳをΔ５＝Ｓ２−Ｓ
、とすれば となる。

又、アライメントマーク４が反射型の場合も同様に求め
ることができる。即ち、このときは第２図のアライメン
トマーク４以降をアライメントマーク４に関し対称に折
り返して考えればよい。

次に第２物体２が微少量β傾いた場合について示す。ア
ライメントマーク４へから出射する光束は全て反射の法
則に従い角度２β傾くことになる。この傾きに伴なうス
ポットの移動量は距ｆｉＬが充分大きいとすれば、Ｓβ
＝２βＬどなる。

凸凹系、凹凸系ともにセンサ５面上のスポット位置は変
化し、 Ｓｌ　＝ＳＩ＋　２βＬ Ｓ２　＝８２＋　２βＬ Δｓ’＝ｓ２−　　ｓ、　　＝ｓ２−ｓ、＝ΔＳとなり
５スポット位置の差ΔＳは傾きによらないことがわかる
。

本実施例においてセンサ５面の信号光束の動きＳ１、Ｓ
２は（１）式、（２）式で表わされ、ｆ、＝　　　４３
０μｍ ｆ２＝　　−３７０μｍ ｇ　＝　　　３０μｍ Ｌ　　＝４００００μｍ とすれば、 ＝　−９９６ ＝　　　１０１６ となり、差信号５２−Ｓ、をとれば Ｓ２−Ｓ、　＝（１０１＋　９９　）ε＝２００６とな
る。

即ち、第１物体ｌと第２物体２の位置ずれεの２００倍
の感度で検出することができる。

今、センサ５の分解能を１μｍとしたとき０．００５μ
ｍの位置ずれを検出することができることになる。

第１物体ｌをマスク、第２物体２をウェハとし、プロキ
シミティー露光装置におけるアライメントに応用する場
合は、本実施例のごとくウェハ２上のアライメントマー
ク４をリニアグレーティングレンズとしたほうか、マー
クのプロセスによる変形等を考慮すると好ましい。この
他、場合によっては逆に第１物体１側をリニアグレーテ
ィングレンズとしても構わない。

尚、本実施例においてはりニアグレーティングレンズを
第２物体面上に設けた場合を示したが、リニアグレーテ
ィングレンズを第１物体而トに設け、第２物体面上に第
１．第２信号用の第１゜第２アライメントマークを設け
て構成しても５前述と同様に本発明の目的を達成するこ
とができる。

第１物体又は第２物体面上に設ける第１．第２信号用の
第１．第２アライメントマークの配置状態は、第１図に
示すように第１物体と第２物体とのアライメント方向（
Ｘ方向）と直交方向でも良く、又並列方向のどちらでも
良い。更に同一領域内に重ね合わせて配置しても良い。

第３図は本発明の第２実施例の要部概略図、第４図は第
３図の光路を展開したときの要部模式本実施例では第１
物体１面上に設ける第１゜第２アライメントマーク３ａ
、３ｂをアライメント方向（Ｘ方向）に並べている。第
４図に示すように第１．第２アライメントマーク３ａ、
３ｂの光軸はマーク境界にあり、各４点Ｆ、、Ｆ２の位
置で集光するように設定されている。センサ５面上の光
束の動きに関しては第１実施例と同様である。

第５図は本発明の第３実施例の要部概略図、第６図は第
５図の光路を展開したときの要部模式本実施例では第１
物体１面上の物理光学素子３を凸レンズ作用をする第１
アライメントマーク３ａと凹レンズ作用をする第２アラ
イメントマーク３ｂとを重ね合わせて構成している。

第６図に示すように第１．第２アライメントマークの光
軸はマーク中心にあり、凸レンズ作用と凹レンズ作用を
し、光束は点Ｆ、、Ｆ２に集光するように設定されてい
る。センサ５面上の光束の動きは第１実施例と同様であ
る。

第７図は本発明の第４実施例の要部概略図、第８図は第
７図の光路を展開したときの要部模式本実施例では光源
８からの光束を投射用レンズ９により平行光として、先
に第２物体２上の第２物理光学素子４に投射している。

そして第２物理光学素子４からの反射回折光を第１物体
１面上の第１物理光学素子である第１．第２アライメン
トマーク３ａ、３ｂに入射させ、それからの所定次数の
回折光なセンサ５ａ、５ｂで検出している。

第２物体２面上の第２物理光学素子４はリニアグレーテ
ィングレンズから成り、入射平行光束は回折され、この
うち＋１次回折光は焦点Ｆ１に集光し、−１次回折光は
焦点Ｆ２へ集光される。このときの焦点距離はそれぞれ
ｆ＋、−ｆ＋である。

第１物体ｉ上の第１アライメントマーク３ａは点Ｆ、に
集光された光束をセンサ５ａ面上へ結像するように凹レ
ンズの作用をもち、第２アライメントマーク３ｂは点Ｆ
２に集光された光束なセンサ５ｂ面上へ結像するように
凸レンズの作用を持っている。

第１物体１と第２物体２の相対位置ずれ量を−６とし、
その時の信号光束位置の変位量ＳＩ。

Ｓ２は点Ｆ、、Ｆ２のセンサ５面上の集光点をそれぞれ
ｓｓ、、ｓｓ２とすれば、第１．第２アライメントマー
ク３ａ、３ｂの光軸中心と点Ｆ１゜点Ｆ２を結ぶ直線と
検出面５との交点として幾何光学的に求められ定量的に
示せば次のようになる。

今、　　ｆ、＝ し ｇ　　　＝ とすれば、 ＝４００００　μｍ ４００μｍ ３０μｍ 〜　１０８６ 〜−９３６ 差信号Ｓ、−Ｓ、をとれば ５２−３．＝　−９３ε−１０８ε＝　−２０１６とな
り、第１物体１と第２物体２との位置ずれεに対し２０
１倍の感度で検出することができる。

第９図は第７図の第４実施例の位置合わせ装置をプロキ
シミラィー型の半導体製造用の露光装置に適用したとき
の一実施例の要部概略図である。

第９図において投光系と受光系はアライメント光源８、
投光レンズ９、投射ミラー１７及びセンサ５ａ、５ｂ、
そして処理回路１０ａ、１０ｂを一体にしたピックアッ
プヘット１６に納められ、全体を不図示のステージによ
りアライメントマーク位置へ移動可能な構成をとってい
る。ピックアップヘット１６より投射されたアライメン
ト光束は、マスクホルダー１５で支持された第１物体で
あるマスク１を通過し、ウェハステージ１２で支持され
た第２物体であるウェハ２上のウェハ用アライメントマ
ーク４で回折され、次いで第１物体であるマスク１面上
の出射アライメントマーク３で回折され再びピックアッ
プヘッド１６へはいリセンサ５ａ、５ｂで受光される。

センサ５ａ。

５ｂで受光された回折光束のスポット情報は処理回路１
０ａ、１０ｂを経て、露光システムコントローラー１４
でマスク１とウェハ２のアライメント情報として認識さ
れる。ここでウェハステージ１２を最適位置へと移動し
、露光する為にステージコントローラー１１へ移動信号
が送られ、ウェハステージ１２を移動する。

アライメントが完了すればＥで示される露光領域へ露光
ビームが投射され焼付が完了する。この時アライメント
光は斜設光系、斜交光系を構成しており退避動作を必要
としない。

第１０図は本発明の第５実施例の要部概略図、第１１図
は第１０図の光路を展開したときの要部模式図である。

本実施例では第７図の第４実施例と同様に第２物体２上
のアライメントマーク４へ先にアライメント光を投射し
、その反射回折光を第１物体１上の第１．第２アライメ
ントマーク３ａ、３ｂへ入射され、それらの回折光をセ
ンサ５ａ、５ｂで検出する系を構成している。第１物体
１上の第１゜第２アライメントマーク３ａ、３ｂの配置
はアライメント方向へ並べている。

第１１図に示すように第１．第２アライメントマーク３
ａ、３ｂの光軸はマーク境界にあり、それぞれ点Ｆｌ１
点Ｆ２の位置で集光するように設定されており、センサ
５面上の動きは第４実施例と同様である。

第１２図は本発明の第６実施例の要部概略図、第１３図
は第１２図の光路を展開したときの要部模式図である。

本実施例では第１物体１と第２物体２の相対的な位置ず
れかない時のせンサ面５上のアライメント光束の入射位
置を、アライメントマークの中心を通るアライメント方
向と垂直断面とせンサ面の光線から長さＳｃだけねじっ
た系を構成している。

第２物体２上のアライメントマーク４及びその回折光の
集光状態は第４実施例と同じであり、第１物体！上のア
ライメントマーク３ａ、３ｂに偏向作用を付加し、第１
物体１と第２物体２の位置ずれかない状態でセンサ而５
上距１１ｉｓｃだけずれた位置Ｓ。に信号光束がくるよ
うに設定している。

信号光束は第１物体１と第２物体２の位置ずれεに伴な
いこの点Ｓ。を中心に互いに逆向きに移動し、そのｕｓ
１、ｓ２は第４実施例と同様である。

第１４図は本発明の第７実施例の要部概略図、第１５図
は第１４図の光路を展開したときの要部概略図である。

本実施例では第１物体１と第２物体２の位置ずれかない
時のせンサ面５上のアライメント光束の入射位置を、ア
ライメントマークの中心を通るアライメント方向と垂直
な断面とせンサ面の交線から凸凹系と凹凸系の２系統で
それぞれ距！Ｓｏｔ。

ＳＯ２と異った量だけねじり、５ｏｒｒ＝ｓｏ２Ｓｏｌ
だけオフセットを加えて構成をとっている。第２物体２
上のアライメントマーク４及びその回折光の集光状態は
第４実施例と同じであり、第１物体１上のアライメント
マーク３ａ、３ｂに偏向作用を付加し、第１物体１と第
２物体２の位置ずれかない状態でせンサ面５上でそれぞ
れ距ａｓｃ＋。

ＳＣ２だけずれた位置Ｓ。Ｉ＋ＳＯ２に信号光束がくる
ように設定している。

信号光束は第１物体１と第２物体２の位置ずれεに伴な
い、この点Ｓ。１及び点Ｓ。２を中心に互いに逆向きに
移動し、そのｆｆ１ｓ＋、ｓ２は第４実施例と同様であ
る。

第１６図は本発明の第８実施例の要部概略図、第１７図
は第１６図の光路を展開したときの要部模式図である。

本実施例は第１物体１面上の第１．第２アライメントマ
ーク３ａ、３ｂをアライメント方向（Ｘ方向）に配置し
ている。

第１．第２アライメントマーク３ａ、３ｂの光軸は各ア
ライメントマーク中心にあり、第２物体２面上のアライ
メントマーク４との光軸ずれの分、センサ５面上でずれ
が生じ、第１物体１及び第２物体２の位置ずれかない状
態で信号光束はセンサ５上の点Ｓ。Ｉ＋ＳＯ２の位置へ
くる。

信号光束は第１物体１と第２物体２の位置ずれεに伴な
い、この点Ｓ。１及び点Ｓ。２を中心に互いに逆向きに
移動し、その量Ｓ１、Ｓ、は前記第４実施例同様である
。

第１８図は本発明の第９実施例の要部概略図、第１９図
は第１８図の光路を展開したときの要部模式図である。

本実施例は第１物体１面の第１物理光学素子３と第２物
体２面上の第２物理光学素子４とで凸凹系と凹凸系の２
系統のオフセットを第２物体２上のりニアグレーティン
グレンズからなるアライメントマーク４によって構成し
たものである。第２物体２上のアライメントマーク４に
入射した光束は回Ｊ／ＦＬ、、点Ｆ１及び点Ｆ２の位置
に集光する波面をもつ２つの光束となる。点Ｆ１及び点
Ｆ２はアライメントマークの中心における法線上からね
しられた点となっており、第１物体！上の第１゜第２ア
ライメントマーク３ａ、３ｂの光軸中心と、これらの点
を結ぶ方向の信号光束は点Ｓ。１゜点Ｓ。２のようにセ
ンサ而５上異った位置となる。

信号光束は第１物体１と第２物体２の位置ずれεに伴な
い、この点Ｓ。１及び点Ｓ。２を中心に互いに逆向きに
移動し、そのＩＳ＋、Ｓ２は前記第４実施例と同様であ
る。

（発明の効果） 本発明によれば位置合わせを行うマスク等の第１物体と
ウェハ等の第２物体面上に１前述の光学的性質を有する
第１．第２物理光学素子を各々形成し、そのうち一方の
物理光学素子をリニアグレーティングレンズ素子より構
成し、これにより異なった次数の２系統の検出系により
、所定面上における回折光が互いのずれ量に対して逆符
号となるように設定することにより、次のような効果を
有する位置合わせ装置を達成している。

（イ）ウニへ面が傾斜するか、或はレジストの塗布むら
や、露光プロセス中に生じるそりなどのローカルな傾き
等によってアライメント光の重心位置が変動しても２つ
のアライメント信号光の相対的な重心位置検知を行うこ
とにより、ウニへ面の傾斜に左右されずに正確に位置ず
れを検出することができる。

（ロ）アライメントヘッドの位置がマスクに対して相対
的に変動した為に、アライメント信号光のセンサ上の重
心位置が変動し′Ｃも２つのアライメント信号光の相対
的な重心位置検知を行うことにより、アライメントヘッ
ドの位置ずれに左右されない。

（ハ）同一のアライメントマークで２系統の系を構成し
、総合倍率を効果的に得ることができ、各系統の単独の
場合と比較して、約２倍の感度のアライメント信号を得
ることができる。

（ニ）リニアグレーティングレンズを用いて２系統の爪
を構成することができ、アライメントマークが簡素化さ
れ、作成も容易となる。

（ホ）リニアグレーティングレンズを用いている為、ア
ライメントと直交方向の許容値が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１．第３．第５．第７．第１０．第１２゜第１４．第
１６．第１８図は順に本発明の第１〜第９実施例の要部
概略図、第２．第４．第６゜第８．第１１．第１３．第
１５．第１７．第１９図は順に本発明の第１〜第９実施
例の光路を展開したときの要部模式図、第９図は本発明
の第４実施例をプロキシミティ型の半導体製造用の露光
装置に適用したときの一実施例の要部概略図、第２０図
、第２１図は従来の位置合わせ装置の概略図である。 図中、１は第１物体、２は第２物体、３．４は各々第１
．第２物理光学素子、３ａ、３ｂは各々第１．第２アラ
イメントマーク、５，５ａ、５ｂはセンサ、６．７は回
折光、８は光源、９は投射レンズ、１０，１０ａ、１０
ｂは処理回路、１１はステージコントローラ、１２はウ
ェハステージ、１４は露光システムコントローラ、１５
はマスクホルダーである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１物体と第２物体とを対向させて相対的な位置
   決めを行う際、該第１物体面上と該第２物体面上に各々
   物理光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に
   光を入射させたときに生ずる回折光を他方の物理光学素
   子に入射させ、該他方の物理光学素子により所定面上に
   生ずる回折パターンの光量分布を検出手段により検出す
   ることにより、該第１物体と該第２物体との相対的な位
   置決めを行なう際、該２つの物理光学素子のうちの一方
   の物理光学素子Ａをリニアグレーティングレンズより構
   成し、該物理光学素子Ａより射出する異なった回折次数
   の光束に対し、凸レンズ作用と凹レンズ作用を同時に持
   たせるように構成したことを特徴とする位置合わせ装置
   。
2. （２）前記２つの物理光学素子のうち他方の物理光学素
   子Ｂを信号用の第１、第２アライメントマークＢ１、Ｂ
   ２の２つのアライメントマークより構成し、前記物理光
   学素子Ａと該物理光学素子Ｂとの組み合わせより凸凹系
   と凹凸系の２つのアライメント系を構成し、該２つのア
   ライメント系からの回折を利用して該第１物体と第２物
   体との相対的な位置決めを行なったことを特徴とする請
   求項１記載の位置合わせ装置。