JP3246300B2 - マスクとワークの自動位置合わせ方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置やプリ
ント基板、ＬＣＤ（液晶画面）の生産等に使用される露
光装置におけるマスクとワークの自動位置合わせ方法お
よび装置に関し、さらに詳細には、投影露光方式の露光
装置において、マスクとワークの位置合わせを自動的か
つ精度良く行うことができるマスクとワークの自動位置
合わせ方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶画面、インクジェット
方式のプリンタヘッド、一枚の基板の上に多種多数の電
気素子を製作して１つのモジュールにするマルチチップ
モジュール等、ミクロンサイズの加工が必要である様々
な電気部品の製作工程に露光工程が用いられている。

【０００３】この露光工程とはガラス等の透明基板上に
クロム等の金属を蒸着・エッチングしてパターンを形成
したマスクを使用し、このマスクを通して紫外線をワー
クに照射し、ワーク上に塗布されているフォトレジスト
にマスクのパターンを転写するものである。露光方式は
マスクの像を投影レンズでワーク上に結像させる投影露
光方式、マスクとワークを密着させた状態で平行光を照
射する密着露光方式、マスクとワークの間にわずかな間
隙を設けた状態で平行光を照射するプロキシミティ露光
方式に大別される。

【０００４】この露光工程において、ワークとマスクの
パターンを転写する場合、前に形成したパターンに対し
て次に転写するパターンを正確に位置合わせすることが
重要である。上記位置合わせは、通常、マスクおよびワ
ークのアライメント・マークを重ね合わせるようにして
行っている。

【０００５】マスクのパターンを転写する自動化された
装置としては、露光光、例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線（ｉ
線：波長３６５ｎｍ、ｈ線：波長４０５ｎｍ、ｇ線：波
長４３６ｎｍ）を用いて位置合わせを行うものと、非露
光光、例えば、ｅ線、ｄ線、ｃ線（ｅ線：波長５４６ｎ
ｍ、ｄ線：波長５８８ｎｍ、ｃ線：波長６５６ｎｍ）を
用いて位置合わせを行う投影方式の露光装置が知られて
いる。

【０００６】図５は上記した従来の投影方式の露光装置
の構成を示す図である。同図において、１は露光光（非
露光光）照射装置であり、１ａは例えば、高圧水銀ラン
プ等の露光光を放射するランプ、１ｂは集光鏡、１ｃは
シャッタ、１ｄは非露光光を照射するときに使用する光
学フィルタ、１ｅはコンデンサレンズである。

【０００７】２はマスクステージであり、マスクステー
ジ２には真空チャック等によりマスクＭが固定され、マ
スクステージ２は図示しない駆動装置によりＸ，Ｙ，
Ｚ，θ（Ｘ，Ｙ軸：マスク面に平行な平面上の直交軸、
Ｚ軸：同図の上下方向の軸、θ：Ｚ軸を中心とした回転
軸）に駆動される。また、マスクＭにはマスクパターン
と位置合わせ用のマスク・アライメント・マークＭＡＭ
（以下、マスクマークという）が印されている。

【０００８】３は投影レンズ、Ｗはワークであり、ワー
クＷには位置合わせ用のワーク・アライメント・マーク
ＷＡＭ（以下ワークマークという）が印されている。４
はワークを固定したワークステージであり、ワークＷは
ワークステージ４上に真空チャック等により固定され、
ワークステージ４は図示しない駆動装置によりＸ，Ｙ，
Ｚ，θ方向に駆動される。

【０００９】５はアライメント・ユニットであり、アラ
イメント・ユニット５はレンズ５ａ、対物レンズ５ｂ、
ハーフミラー５ｃ、ＣＣＤカメラを具備する画像センサ
５ｄから構成されており、ワークマークＷＡＭと、ワー
クＷ上に投影されるマスクマークＭＡＭをハーフミラー
５ｃ→対物レンズ５ｂ→レンズ５ａを介して画像センサ
５ｄで受像し、両者の位置を観察する。

【００１０】なお、同図ではアライメント・ユニット５
が一つしか図示されていないが、マスクマークＭＡＭと
ワークマークＷＡＭはマスクＭとワークＷ上にそれぞれ
複数（少なくとも２箇所）設けられており、アライメン
ト・ユニット５はアライメント・マークにそれぞれ対応
して設けられるので複数（少なくとも２箇所）設けられ
る。

【００１１】また、アライメント・ユニット５は、通
常、同図に示した矢印方向に退避可能に構成されてお
り、露光時、アライメント・ユニット５が露光範囲内に
入る場合にはアライメント・ユニット５を退避させる。
さらに、アライメント・ユニット５は同図のＢの位置以
外に同図のＡもしくはＣの位置に設けることもできる。
同図において、ワークＷ上に露光処理を行う際には、ま
ず、露光光（非露光光）照射装置１から非露光光である
ｅ線を照射し、アライメント・ユニット５により、ワー
クマークＷＡＭとワークＷ上に結像するマスクマークＭ
ＡＭの投影像とを受像する（このように投影レンズを通
してワーク上に結像するマスクマークＭＡＭを検出する
方式をＴＴＬ：Through The Lens方式という）。

【００１２】そして、オート・アライメントの場合に
は、図示しない制御装置がマスクマークＭＡＭとワーク
マークＷＡＭの特徴からそれぞれのマークを認識し、両
者の位置が一致するようにマスクステージ２または／お
よびワークステージ４を移動させる。また、手動アライ
メントの場合には、受像されたマスクマークＭＡＭとワ
ークマークＷＡＭを図示しないモニタ上に表示して、作
業者がモニタを見ながら両者が一致するように、マスク
ステージ２または／およびワークステージ４を移動させ
る。

【００１３】位置合わせ終了後、露光光（非露光光）照
射装置１から露光光であるｉ線を照射し、マスクパター
ンをワークＷ上に結像させて露光を行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の投影方式の露光装置におけるマスクとワークの位置
合わせには、次のような問題があった。 (1) 露光光を遮光する部分の面積（クロム蒸着部分）の
大きなマスクを使用する場合、モニタ上には図６に示す
画像が表示される。すなわち、この場合、ワークマーク
ＷＡＭがマスクの遮光部分内に入りマスクマークＭＡＭ
との相対位置を把握することができない。

【００１５】このため、オート・アライメントの場合に
は、上記のような遮光部分の大きなマスクの使用は困難
であった。なお、マスクマークＭＡＭの近傍の複数箇所
に遮光部分を除去した透過窓を設けて該透過窓からワー
クマークＷＡＭの位置を把握できるようにすれば、オー
ト・アライメントを行うことも可能であるが、この場合
には、そのための特殊なマスクを用意する必要があり、
また、位置合わせのアルゴリズムが複雑となるといった
問題があった。さらに、マスクマークＭＡＭ近傍にパタ
ーンを設けることができず、マスク面を有効に使用する
ことができないといった問題があった。

【００１６】また、手動アライメントにより、上記のよ
うな遮光部分の大きなマスクとワークの位置合わせを行
う場合には、図７（ａ）に示すように、ワークＷ上の特
徴パターン、もしくはワークマークＷＡＭ周辺の特徴部
分をマスクマークＭＡＭを通して観察し、観察されるワ
ークＷのパターンでワークマークＷＡＭの位置を推定
し、その方向にワークステージ４および／またはマスク
ステージ２をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動させて図７
（ｂ）に示すように位置合わせを行う必要があった。そ
のため、操作に熟練を要するとともに、位置合わせに時
間がかかるという問題があった。 (2) 従来のＴＴＬ方式においては、マスクマークＭＡＭ
とワークマークＷＡＭを同時に受像してその相対位置を
検出し両者の位置合わせを行っており、特に、オートア
ライメントの場合には、受像されたアライメント・マー
クを画像処理してその特徴からマスクマークＭＡＭとワ
ークマークＷＡＭを認識し両者の位置合わせを行ってい
る。

【００１７】このため、マスクマークＭＡＭとワークマ
ークＷＡＭが図８のＣＡＳＥ１のように分離している場
合には、それぞれのマークの特徴を把握することができ
るが、同図のＣＡＳＥ２のようにマスクマークＭＡＭと
ワークマークＷＡＭが重なっている場合には、マスクマ
ークＭＡＭとワークマークＷＡＭが検出エリア内に存在
するにもかかわらず、制御装置がワークマークＷＡＭを
認識することが困難であった。

【００１８】すなわち、制御装置にはそれぞれのアライ
メント・マークの特徴が記憶されており、制御装置は上
記のように受像した画像からそれぞれのアライメント・
マークを認識しているが、ワークマークＷＡＭはマスク
マークＭＡＭに比べコントラストが低いため、同図に示
すように、ワークマークＷＡＭの一部にマスクマークＭ
ＡＭが重なっていると、制御装置はワークマークＷＡＷ
を同図に示すような十字形として把握することができ
ず、ワークマークＷＡＭを認識することが困難であっ
た。なお、マスクマークＭＡＭはワークマークＷＡＭに
比べコントラストが高いため、上記のように両者が重な
っていても制御装置はマスクマークＭＡＭを認識するこ
とができる。

【００１９】このため、従来のオートアライメントにお
いては、ＣＡＳＥ２のようにマークが重なっている場合
には、一度、マスクステージまたは／およびワークステ
ージを移動させて重なったマークを分離させた後、再度
位置合わせ操作を行うといった複雑な操作をする必要が
あり、位置合わせ操作が複雑となり、操作に時間がかか
るといった問題があった。

【００２０】なお、上記(2) と同様な問題は、マスクマ
ークＭＡＭの近傍までマスクパターンが設けられている
場合にも発生する。すなわち、マスクマークＭＡＭとワ
ークマークＷＡＭが分離していても、マスクマークＭＡ
Ｍの近傍のマスクパターンがワークマークＷＡＭ上に投
影されると、図８と同様、ワークマークＷＡＭの特徴を
把握出来なくなる。このため、マスクマーク周辺にマス
ク設計上の制限が発生し、客先ニーズに対応できないと
いう問題が発生した。

【００２１】以上のように、従来技術においては、ワー
クマークとマスクマークの相対位置を認識することが困
難な場合が生じ、これを避けるために特殊なマスクを使
用したり、あるいは、複雑な位置合わせ操作を行う必要
があるといった問題点があった。本発明は上記した従来
技術の問題点を考慮してなされたものであって、本発明
の目的は、遮光部分の大きなマスクを使用したり、ある
いは、マスクマークとワークマークが重なっている場合
等、ワークマークの識別が困難な場合であっても、マス
クマークとワークマークの相対位置を容易にかつ短時間
に検出することができ、精度良く位置合わせを行うこと
ができるマスクとワークの自動位置合わせ方法および装
置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、マスク、投影レンズも
しくはワークの内の２つを移動させて、非露光光照射時
の倍率が、露光光照射時の倍率と同一の倍率になるよう
に光学系の光路長を調整して、第１の光照射部より非露
光光をマスクのアライメント・マークに照射し、ワーク
上に結像した、マスクのアライメント・マークの投影像
を画像センサにより受像し、画像処理して、相対位置を
検出／記憶し、また、第１の光照射部からの非露光光の
放出を停止して、第２の光照射部より非露光光をワーク
のアライメント・マークへ照射し、ワークのアライメン
ト・マークを上記画像センサにより受像し、画像処理し
て、相対位置を検出／記憶し、該両アライメント・マー
クの相対位置データを演算して、該両アライメント・マ
ークが重なるようにワークおよび／またはマスクを移動
させることにより、自動位置合わせを行うようにしたも
のである。

【００２３】本発明の請求項２の発明は、自動位置合わ
せ装置において、マスクと、該マスクを移動させるマス
クステージと、投影レンズと、ワークと、該ワークを移
動させるワークステージと、非露光光をマスクのアライ
メント・マークに照射する第１の光照射部と、非露光光
をワークのアライメント・マークに照射する第２の光照
射部と、上記第１の光照射部から放出される非露光光に
よるマスクのアライメント・マークの投影像を受像する
とともに、上記第２の光照射部から放出される非露光光
により照明されるワークのアライメント・マークを受像
する受像手段と、上記受像手段が受像した画像データに
基づき、マスクステージおよびワークステージの移動を
制御する制御手段とを設け、上記制御手段が、マスク、
投影レンズもしくはワークステージの内の２つを移動さ
せて、非露光光照射時の倍率が、露光光照射時の倍率と
同一の倍率になるように光学系の光路長を調整し、第１
の光照射部から非露光光が放出されているとき、ワーク
上に結像する、マスクのアライメント・マークを上記受
像手段により受像し、画像処理してその相対位置を検出
／記憶し、第１の光照射部が非露光光の放出を停止し、
第２の光照射部が非露光光を放出しているとき、ワーク
のアライメント・マークを上記受像手段により受像し、
画像処理してその相対位置を検出／記憶し、該両アライ
メント・マークの相対位置データを演算して、該両アラ
イメント・マークが重なるようにワークおよび／または
マスクを移動させるように構成したものである。

【００２４】従来の位置合わせにおいては、ワークマー
クが印されたワーク上にマスクマークを投影した状態
で、２つのアライメント・マークの相対位置を検出して
いた。このため、前記したように、遮光部分の大きなマ
スクを使用したり、あるいは、マスクマークとワークマ
ークが重なった場合には、ワークマークの検出が困難と
なった。

【００２５】そこで、第１および第２の光照射部により
マスクマークとワークマークを個別に順次照射してそれ
ぞれの画像を受像し、受像したそれぞれの画像からそれ
らの位置座標を求めれば、マスクマークの遮光部分やマ
スクマークの影響を受けることなくワークマークを検出
することが可能となり、マスクマークとワークマークの
相対位置を求めることができる。

【００２６】本発明は上記点に着目し、マスクマークと
ワークマークの位置合わせを自動的に行うようにしたも
のであり、本発明の請求項１および請求項２の発明にお
いては、上記のように、マスク、投影レンズもしくはワ
ークの内の２つを移動させて、非露光光照射時の倍率
が、露光光照射時の倍率と同一の倍率になるように光学
系の光路長を調整して、第１の光照射部より非露光光を
マスクのアライメント・マークに照射し、画像センサに
より、ワーク上に結像したマスクのアライメント・マー
クの投影像を受像して、マスクのアライメント・マーク
の相対位置を検出／記憶し、また、第１の光照射部から
の非露光光の放出を停止して、第２の光照射部より非露
光光をワークのアライメント・マークへ照射し、上記画
像センサによりワークのアライメント・マークを受像し
て、ワークのアライメント・マークの相対位置を検出／
記憶し、該両アライメント・マークが重なるようにワー
クおよび／またはマスクを移動させるようにしたので、
マスクの遮光部分やマスクマークに影響されることな
く、ワークマークを確実にかつ短時間に検出することが
でき、精度良く位置合わせを行うことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
す図である。同図において、図５に示したものと同一の
ものには同一の符号が付されており、１は露光光（非露
光光）照射装置であり、１ａはランプ、１ｂは集光鏡、
１ｃはシャッタ、１ｄは光学フィルタ、１ｅはコンデン
サレンズである。

【００２８】２はマスクステージであり、マスクステー
ジ２は図示しない駆動装置によりＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に
駆動される。また、Ｍはマスクであり、マスクＭにはマ
スクパターンと位置合わせ用のマスクマークＭＡＭが印
されている。３は投影レンズ、Ｗはワークであり、ワー
クＷには位置合わせ用のワークマークＷＡＭが印されて
いる。４はワークステージであり、ワークステージ４は
図示しない駆動装置によりＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動さ
れる。

【００２９】ＷＡ１はワークアライメント・マーク用部
分照明系であり、図示しない光源が放射する非露光光は
光ファイバ６ａを介してレンズ６ｂ→ミラー６ｃを介し
てアライメント・ユニット５のハーフミラー５ｅに入射
し、レンズ５ｂ→ハーフミラー５ｃを介してワークＷ上
のワークマークＷＡＭを照射する。５はアライメント・
ユニットであり、アライメント・ユニット５は、レンズ
５ａ、対物レンズ５ｂ、ハーフミラー５ｃ、５ｅ、ＣＣ
Ｄカメラを具備する画像センサ５ｄから構成されてお
り、ワークＷ上に結像するマスクマークＭＡＭの投影像
および上記ワークアライメント・マーク用部分照明系Ｗ
Ａ１により照射されるワークマークＷＡＭをハーフミラ
ー５ｃ→対物レンズ５ｂ→ハーフミラー５ｅ→レンズ５
ａを介して画像センサ５ｄで受像する。ここで、ハーフ
ミラー５ｃにある程度の厚みがあると、該ハーフミラー
５ｃにおいて、マスクマークＭＡＭの投影像の光路がず
れ、マスクマークＭＡＭのワークＷ上での結像位置が変
化するので、その分、補正が必要である。通常、ハーフ
ミラー５ｃは、例えば、厚さ数μｍ程度のペリクル等の
樹脂膜で構成され、上記厚みの影響を使用上問題のない
程度まで軽減している。なお、前記したように、アライ
メント・ユニット５および部分照明系ＷＡ１はマスクマ
ークとワークマークの数に対応して設けられ、少なくと
も２か所設けられる。

【００３０】図２は本実施例のシステムの構成を示す図
であり、同図において、１１は操作パネル、１２は図１
に示した投影露光装置を制御する演算装置、１３はステ
ージ制御部であり、ステージ制御部１３は図１に示した
マスクステージ２、ワークステージ４をＸ，Ｙ，Ｚ，θ
方向に制御する。１４は画像処理部であり、画像処理部
１４は、後述するように、アライメント・ユニット５の
画像センサ５ｄで受像されたマスクマークＭＡＭを認識
してその位置座標を記憶し、ついで、アライメント・ユ
ニット５の画像センサ５ｄで受像されたワークマークＷ
ＡＭを認識して、その位置座標を検出する。

【００３１】また、演算装置１２は画像処理部１４で検
出された上記マスクマークＭＡＭの位置座標とワークマ
ークＷＡＭの位置座標の差を求め、ステージ制御部１３
は両者が一致するようにマスクステージ２または／およ
びワークステージ４を移動させる。また、アライメント
・ユニット５により受像されたマスクマークＭＡＭとワ
ークマークＷＡＭはモニタ１５に表示される。

【００３２】次に本実施例における露光処理について説
明する。 (1) ワークＷをワークステージ４上に載置し、真空チャ
ック等でワークステージ４上に固定する。その際、ワー
クマークＷＡＭがアライメント・ユニット５の視野に入
るようにするためワークＷのプリアライメントを行い、
２００μｍ程度の精度でワークＷの位置決めを行う。 (2) 露光光（非露光光）照射装置１にｅ線（波長：５４
６ｎｍ）の光学フィルタ１ｄを入れる。これにより、シ
ャッタ１ｃを開いた際、マスクＭ（ワークＷ）上に非露
光光であるｅ線が照射されるようになる。 (3) 露光光（非露光光）照射装置１のシャッタ１ｃを開
き、非露光光をマスクＭ上に照射する。 (4) 非露光光（ｅ線）と露光波長の収差を補正するた
め、マスクステージ２およびワークステージ４のＺ方向
位置を移動する。

【００３３】すなわち、露光波長で収差がないように設
計された投影レンズにおいては、非露光光（ｅ線）を照
射すると、投影レンズの収差によりマスクパターン結像
面がずれ、非露光光によるマスクパターン結像面上のマ
スクマークＭＡＭの位置と露光光によるマスクパターン
結像面上のマスクマークＭＡＭの位置が一致しない。し
たがって、投影レンズの波長による焦点深度と主平面の
移動を考慮して、非露光光照射時の倍率が、露光光照射
時の倍率と同一の倍率になるように光学系の光路長を調
整する必要がある。

【００３４】このため、投影レンズ３に対してマスクス
テージ２とワークステージ４を移動させピント補正を行
う。なお、投影レンズ３をＺ軸方向に移動させる機構を
設け、投影レンズ３とマスクステージ２を移動させた
り、投影レンズ３とワークステージ４を移動させてもよ
い（なお、上記ピント補正の詳細については、先に提案
した特願平６−２４２５３２号を参照されたい）。 (5) アライメント・ユニット５を挿入する（アライメン
ト・ユニット５を退避してある場合）。なお、ワークア
ライメント・マーク用部分照明系ＷＡ１はアライメント
・ユニット５と一体に構成されており、アライメント・
ユニット５と共に挿入される。 (6) アライメント・ユニット５の画像センサ５ｄにより
ワークＷ上に結像したマスクマークＭＡＭの投影像を受
像し画像処理部１４に送る。画像処理部１４は受像され
た画像からマスクマークＭＡＭを識別し、その位置座標
（ＸM ，ＹM ）を記憶する。 (7) 露光光（非露光光）照射装置１のシャッタ１ｃを閉
じる。これにより、マスクＭ上への非露光光の照射は停
止する。 (8）ワークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ１に
照明光を導入する。すなわち、図示しない部分照明用光
源のシャッタを開き、光ファイバ６ａ→レンズ６ｂ→ミ
ラー６ｃ→ハーフミラー５ｅ→レンズ５ｂ→ハーフミラ
ー５ｃを介してワークＷ上のワークマークＷＡＭを照射
し、ワークマークＷＡＭを画像センサ５ｄで受像する。

【００３５】画像センサ５ｄで受像されたワークマーク
ＷＡＭの画像は画像処理部１４に送られ、画像処理部１
４はワークマークＷＡＭを識別し、その位置座標（ＸW
，ＹW ）を求める。 (9) 演算装置１２は記憶されたマスクマークＭＡＭの位
置座標（ＸM ，ＹM ）と求めたワークマークＷＡＭの位
置座標（ＸW ，ＹW ）とからワークＷとマスクＭの位置
ずれを求める。

【００３６】ステージ制御部１３は上記位置ずれに基づ
き、マスクステージ２または／およびワークステージ４
をＸ，Ｙ，θ方向に駆動してマスクマークＭＡＭとワー
クマークＷＡＭの位置を一致させる。 (10)上記(4) で補正したマスクステージ２およびワーク
ステージ４のＺ方向位置を正規の露光位置に戻す。これ
により、露光光によるマスクＭ上のマスクパターン投影
像がワークＷ上に結像するようになる。 (11)露光光（非露光光）照射装置１の光学フィルタ１ｄ
を切り換えて露光光がマスクＭ上に照射されるように
し、シャッタ１ｃを開き露光を行う。なお、露光時、ア
ライメントユニット５が露光範囲内に入る場合には、露
光前にアライメントユニット５を退避させておく。

【００３７】以上のように、本実施例においては、ま
ず、非露光光を照射して、マスクマークＭＡＭをワーク
Ｗ上に投影してマスクマークＭＡＭの位置座標を記憶し
たのち、上記非露光光の照射を停止して、部分照明によ
りワークマークＷＡＭ近傍を照射してワークマークＷＡ
Ｍの位置座標を求めているので、遮光部分の大きなマス
クを用いたり、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡ
Ｍが重なっている場合であっても、ワークマークＷＡＭ
の位置を確実に認識することができ、短時間に精度よく
位置合わせを行うことができる。

【００３８】なお、上記実施例においては、マスクマー
クの位置座標を求めて記憶し、ついで、ワークマークの
位置座標を求めているが、先にワークマークの位置座標
を求めて記憶し、ついで、マスクマークの位置座標を求
めても同様の効果を得ることができる。図３は本発明の
第２の実施例を示す図であり、本実施例は光ファイバ７
ａとミラー７ｂから構成されるマスクアライメント・マ
ーク用部分照明系ＭＡ１を設け、アライメント時、部分
照明系ＭＡ１によりマスクマークＭＡＭの周辺部を部分
照明するようにしたものであり、その他の構成は図１に
示した第１の実施例と同様である。

【００３９】すなわち、第１の実施例においては、マス
クマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの位置合わせを行
うためにマスクマークＭＡＭをワークＷ上に結像させる
際、露光光照射装置１から非露光光を照射しているが
（第１の実施例の(2),(3) の手順参照）、本実施例にお
いては、上記マスクアライメント・マーク用部分照明系
ＭＡ１によりマスクマークＭＡＭの周辺部を部分照明す
ることにより、マスクマークＭＡＭをワークＷ上に結像
させるようにしたものであり、その他の位置合わせの手
順は前記した第１の実施例と同様である。

【００４０】なお、本実施例において、マスクアライメ
ント・マーク用部分照明系ＭＡ１から非露光光を照射す
る場合には、前記した第１の実施例の(4) と同様、非露
光光と露光波長の収差を補正するためマスクステージ２
およびワークステージ４のＺ方向位置を移動する必要が
あるが、上記部分照明系ＭＡ１から露光光を照射する場
合には、第１の実施例の(4) のようにマスクステージ２
およびワークステージ４をＺ方向に移動させる必要な
い。

【００４１】但し、上記部分照明系ＭＡ１から露光光を
照射する場合、露光光はマスクマークＭＡＭ（ワークマ
ークＷＡＭ）だけでなく、その周辺部にも照射されるの
で、露光光が照射される可能性のあるアライメント・マ
ーク近傍にパターンを設けることはできない。なお、露
光光を用いれば、非露光光波長と露光波長の収差を補正
するための操作が不必要となり、非露光光でピント合わ
せができない特性を持つ投影レンズに対しても適用可能
となるので、投影レンズの特性を考慮することなく、マ
スクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの位置合わせが
可能となる。

【００４２】図４は本発明の第３、第４の実施例を示す
図であり、本発明の第３の実施例は、第１の実施例のワ
ークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ１に換え、
ワークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ２を設け
たものであり、また、本発明の第４の実施例は第１の実
施例のワークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ１
に換え、ワークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ
３を設けたものであり、他の構成は図１に示した第１の
実施例と同様である。

【００４３】本発明の第３の実施例は、上記のようにワ
ークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ２を設け、
ワークマークＷＡＭを画像センサ５ｄで受像する際（第
１の実施例の(8) の手順）、上記部分照明系ＷＡ２を挿
入して、光ファイバ８ａから非露光光を導入し、ミラー
８ｂ→投影レンズ３→ハーフミラー５ｃを介してワーク
Ｗ上のワークマークＷＡＭを照射するようにしたもので
あり、その他の手順は第１の実施例と同様である。

【００４４】また、本発明の第４の実施例は、上記のよ
うにワークアライメント・マーク用部分照明系ＷＡ３を
設け、ワークマークＷＡＭを画像センサ５ｄで受像する
際（第１の実施例の(8) の手順）、上記部分照明系ＷＡ
３を挿入して、光ファイバ９ａから非露光光を導入し、
レンズ９ｂを介してワークＷ上のワークマークＷＡＭを
照射するようにしたものであり、その他の手順は第１の
実施例と同様である。

【００４５】本発明の第３、第４の実施例においては、
マスクマークＭＡＭをワークＷ上に結像させてマスクマ
ークＭＡＭの位置座標を記憶したのち、上記部分照明系
ＷＡ２，ＷＡ３によりワークマークＷＡＭ近傍を照射し
てワークマークＷＡＭの位置座標を求めているので、第
１の実施例と同様、ワークマークＷＡＭの位置を確実に
認識することができ、短時間に精度よく位置合わせを行
うことができる。

【００４６】なお、第１の実施例のようにアライメント
・ユニット５と部分照明系ＷＡ１を一体構造とした場合
には、両者間の位置調整をする必要はないが、上記第
３、第４の実施例のようにアライメント・ユニット５と
部分照明系ＷＡ２，ＷＡ３を別体とした場合には、それ
ら相互の位置を調整する必要があり、操作が若干複雑と
なる。また、第２の実施例に上記第３、第４の実施例を
適用し、マスクアライメント・マーク部分照明系ＭＡ１
から非露光光を照射することもできる。さらに、第１〜
第４の実施例において、アライメント・ユニット５は図
１に示す位置以外に前記図５の従来例に示したようにＡ
またはＣの位置に設けることもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、マスク、投影レンズもしくはワークの内の２つを移
動させて、非露光光照射時の倍率が、露光光照射時の倍
率と同一の倍率になるように光学系の光路長を調整し
て、第１の光照射部より非露光光をマスクのアライメン
ト・マークに照射し、画像センサによりワーク上に結像
したマスクのアライメント・マークの投影像を受像し
て、マスクのアライメント・マークの相対位置を検出／
記憶し、また、第１の光照射部からの非露光光の放出を
停止して、第２の光照射部より非露光光をワークのアラ
イメント・マークへ照射し、上記画像センサによりワー
クのアライメント・マークを受像して、ワークのアライ
メント・マークの相対位置を検出／記憶し、該両アライ
メント・マークが重なるようにワークおよび／またはマ
スクを移動させるようにしたので、マスクの遮光部分や
マスクマークに影響されることなく、ワークマークを確
実にかつ短時間に検出することができ、精度良く位置合
わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の実施例のシステム構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３、第４の実施例を示す図である。

【図５】従来例を示す図である。

【図６】遮光部分の大きなマスクを用いたときのモニタ
画面を示す図である。

【図７】遮光部分の大きなマスクを用いたときの位置合
わせ方法を示す図である。

【図８】マスクマークとワークマークが重なった場合を
説明する図である。

【符号の説明】

１ 露光光（非露光光）照射装置 １ａ ランプ １ｂ 集光鏡 １ｃ シャッタ １ｄ 光学フィルタ １ｅ コンデンサレンズ ２ マスクステージ ３ 投影レンズ ４ ワークステージ ５ アライメント・ユニット ５ａ レンズ ５ｂ 対物レンズ ５ｃ ハーフミラー ５ｄ 画像センサ ５ｅ ハーフミラー ６ａ 光ファイバ ７ａ 光ファイバ ７ｂ ミラー ８ａ 光ファイバ ８ｂ ミラー ９ａ 光ファイバ ９ｂ レンズ １１ 操作パネル １２ 演算装置 １３ ステージ制御部 １４ 画像処理部 Ｍ マスク ＭＡＭ マスクマーク Ｗ ワーク ＷＡＭ ワークマーク ＭＡ１ マスクアライメント・マーク用部分照明系 ＷＡ１ ワークアライメント・マーク用部分照明系 ＷＡ２ ワークアライメント・マーク用部分照明系 ＷＡ３ ワークアライメント・マーク用部分照明系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｈ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスク、投影レンズもしくはワークの内の
   ２つを移動させて、非露光光照射時の倍率が、露光光照
   射時の倍率と同一の倍率になるように光学系の光路長を
   調整して、 第１の光照射部より非露光光をマスクのアライメント・
   マークに照射し、ワーク上に結像した、マスクのアライ
   メント・マークの投影像を画像センサにより受像し、画
   像処理して、相対位置を検出／記憶し、 また、第１の光照射部からの非露光光の放出を停止し
   て、第２の光照射部より非露光光をワークのアライメン
   ト・マークへ照射し、 ワークのアライメント・マークを上記画像センサより受
   像し、画像処理して、相対位置を検出／記憶し、 該両アライメント・マークの相対位置データを演算し
   て、該両アライメント・マークが重なるようにワークお
   よび／またはマスクを移動させることを特徴とするマス
   クとワークの自動位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 マスクと、該マスクを移動させるマスク
   ステージと、投影レンズと、ワークと、該ワークを移動
   させるワークステージと、非露光光を マスクのアライメント・マークに照射する第
   １の光照射部と、非露光光を ワークのアライメント・マークに照射する第
   ２の光照射部と、 上記第１の光照射部から放出される非露光光によるマス
   クのアライメント・マークの投影像を受像するととも
   に、上記第２の光照射部から放出される非露光光により
   照明されるワークのアライメント・マークを受像する受
   像手段と、 上記受像手段が受像した画像データに基づき、マスクス
   テージおよびワークステージの移動を制御する制御手段
   とを備え、 上記制御手段は、マスク、投影レンズもしくはワークス
   テージの内の２つを移動させて、非露光光照射時の倍率
   が、露光光照射時の倍率と同一の倍率になるように光学
   系の光路長を調整し、 第１の光照射部から非露光光が放出されているとき、ワ
   ーク上に結像した、マスクのアライメント・マークを上
   記受像手段により受像し、画像処理してその相対位置を
   検出／記憶し、第１の光照射部が非露光光の放出を停止
   し、第２の光照射部が非露光光を放出しているとき、ワ
   ークのアライメント・マークを上記受像手段により受像
   し、画像処理してその相対位置を検出／記憶し、 該両アライメント・マークの相対位置データを演算し
   て、該両アライメント・マークが重なるようにワークお
   よび／またはマスクを移動させることを特徴とするマス
   クとワークの自動位置合わせ装置。