JPH0430414A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPH0430414A
JPH0430414A JP2135919A JP13591990A JPH0430414A JP H0430414 A JPH0430414 A JP H0430414A JP 2135919 A JP2135919 A JP 2135919A JP 13591990 A JP13591990 A JP 13591990A JP H0430414 A JPH0430414 A JP H0430414A
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JP
Japan
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laser
optical system
wafer
mark
lens
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Pending
Application number
JP2135919A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Aoki
新一郎 青木
Takeo Sato
佐藤　健夫
Masaki Yamamoto
正樹 山本
Hiroyuki Takeuchi
宏之 竹内
Nobuhiro Araki
信博 荒木
Yoshiyuki Sugiyama
杉山　吉幸
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
    • 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)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基板を位置決めする位置決め装置、更に詳し
くはレチクルのパターンをウニへ上に露光するためにレ
チクルとウェハを位置決めする位置決め装置に関するも
のである。
従来の技術 近年、半導体のパターンの微細化に伴い、レチクルとウ
ェハを位置決めする装置が重要になってきている。この
位置決め装置としては、例えば、藺 特要昭６０−１４４９３７号公報に記載されている構、
≦「 成が一般的に知られている。以下、第６図を参照゛しな
がら従来の位置決め装置について説明する。
第６図は従来の位置決め装置を示す構成図である。この
従来例においてはウェハを位置決めする場合について説
明する。第６図において、１０１はレチクル、１０２は
ウェハ、１０３は露光光源、１０４はレチクル１０１の
露光パターン１０５をウェハ１０２に縮小転写するだめ
の投影レンズ、１０６は照明光を導く光ファイバ、１０
７は照明光を集光するレンズ、１０８は照明光を反射す
るミラー　１０９は照明光を反射するビームスプリッタ
、１１０は照明光を反射するミラー　１１１は照明光を
ウェハ１０２の位置合わせマーク１１２に投射する対物
レンズ、１１３は対物レンズ１１１で得られた像をミラ
ー１１０１　ビームスプリッタ１０９を介して結像する
レンズ、１１４はリレーレンズ、１１５は対物レンズ１
１１で得られた像を、結像レンズ１１３、！Ｊシレーン
ズ１１４を介して観察するビデオカメラであり、このビ
デオカメラ１１５のビデオ信号をもとに画像処理部（図
示省略）によシ画像処理される。１１６はアライメント
用レーザ光１１７を出射するレーザ光源、１１８．１１
９はレーザ光１１７を反射するミラー１２０はレーザ光
１１７をウェハ１０２の回折格子からなるアライメント
マーク１２１に投射する対物レンズ、１２２は投射によ
り反射する回折光１２３と直反射光１２４のうち、回折
光１２３を取シ呂す空間フィルタ、１２５は取り比され
た回折光１２３を検出する光電検出器である。
以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。
まず、ウェハ１０２をウェハ搬送装置（図示省略）によ
シアライメント位置に搬送する。そして、露光光源１０
３によシ照明したレチクル１０１の露光パターン１０５
を投影レンズ１０４によりウェハ１０２に縮小転写させ
る。このとき、ウェハ１０２を位置決めするために、ま
ず、光ファイバ１０６、集光レンズ１０７、ミラー１０
８、ビームスプリッタ１０９、ミラー１１０および対物
レンズ１１１を介して照明光をウェハ１０２の位置合わ
せマーク１１２に投射して照明する。そして、対物レン
ズ１１１、ミラー１１０、ビームスプリッタ１０９、結
像レンズ１１３およびリレーレンズ１１４を介して位置
合わせマーク１１２の障をビデオカメラ１１５により観
察し、画像処理部によシ画隊処理を行って位置合わせマ
ーク１１２を計測し、これをもとにウェハステージ（図
示省略）を移動装置（図示省略）によυ移動させ、ウェ
ハ１０２の概略の位置決めを行う。次に、アライメント
用レーザ光源１１６からレーザ光１１７を出射する。
このレーザ光１１７はミラー１１８．１１９および対物
レンズ１２０を介してウェハ１０２上のアライメントマ
ーク１２１上に投射される。ここで対物レンズ１２０、
ミラー１１９を介して反射する回折光１２３と、直反射
光１２４から回折光１２３を空間フィルタ１２２によシ
分離し、回折光１２３のみを光電検出器１２５によシ検
出する。このとき、ウェハ１０２の移動、またはミラー
１１８の振動によりレーザ光１１７のアライメントマー
ク１２１に対する相対位置を変化させて走査し、レーザ
光１１７がアライメントマーク１２１の中心に投射した
とき最も反射強度が高くな勺、この位置がウェハ１０２
をアライメントされた位置となる。したがって、上記検
出結果が得られるようにウェハ１０２を移動装置により
移動して位置決めする。
発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような従来例の構成では、ウェハ１０２
の表面の状態によって反射強度が変化するので、アライ
メント精度に劣り、サブミクロンのリングラフィを実現
することができない。また、対物レンズ１１１等の顕微
鏡からなる画像処理系とレーザ光１１７によるアライメ
ント系の２系統をレチクル１０１とウェハ１０２に対し
て２〜３軸ずつ配置する必要がちシ、２系統間の熱、振
動、経時的変化などから相関を取ることができず、精度
が劣化し、しかも、装置が大型化する。更に、位置合わ
せ点を求めるには、ウェハステージ、またはレーザ光な
どを往復駆動して最大出力点を検出する必要があり、そ
の操作は面倒であるなどの課題があった。
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもの
であυ、高精度アライメントを実現することができ、し
かも、小型化を図ることができるようにした位置決め装
置を提供し、また、ウェハステージ、レーザ光などの往
復駆動を要することなく、高精度の位置測定を行うこと
ができるようにした位置決め装置を提供することを目的
とするものである。
課題を解決するだめの手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から
のレーザ光を、位置決めするだめの基板上に形成された
回折格子からなる位置合わせマークに照射するレーザ入
射光学系と、上記位置合わせマークで回折したレーザ光
を集光するレーザ結像光学系と、集光したレーザ光の光
電変換を行う光電検出部と、この光電検出部の信号から
上記基板の位置を計測する位置検出部と、上記位置合わ
せマークを照明する照明光学系と、上記位置合わせマー
ク像を観察するための観察光学系およびテレビカメラと
、このテレビカメラのビデオ信号よシ画像処理を行う画
像処理部とを備え、上記レーザ入射光学系およびレーザ
結像光学系からなるアライメント光学系と上記照明光学
系および観察光学系からなる画像処理光学系が共通する
光学系を有するように構成されたものである。
また、上記技術的解決手段において、上記レーザ光源が
わずかに周波数を異にし、互いに直交した偏光面を持つ
２波長のレーザ光を出射し、上記レーザ入射光学系が上
記２波長の混合した２光束のレーザ光を無偏光で分離す
る手段と、分離した２波長の混合した２光束のレーザ光
のうち、一方の偏光方向を入れ替える１／２波長板を備
え、上記レーザ結像光学系が集光レンズと、２つの偏光
面のうちのいずれか一方のみを選択する偏光子を備える
ように構成し、または上記レーザ光源がわずかに周波数
を異にし、互いに直交した偏光面を持つ２波長のレーザ
光を已射し、上記レーザ入射光学系が上記レーザ光を分
離する偏光ビームヌプリツタと、分離されたレーザ光を
直線偏光から円偏光に変換する１／４波長板を備えるよ
うに構成し、または上記レーザ光源がわずかに周波数を
異にし、互いに直交した偏光面を持つ２波長のレーザ光
を出射し、上記レーザ入射光学系が上記レーザ光を分離
する偏光ビームスプリッタを備え、上記レーザ結像光学
系が集光レンズと、レーザ光のｌ線側光を円偏光に変換
する偏光子を備えるように構成することができる。
そして、上記位置検出部がレーザ光源の基準信号と上記
光電検出部からの計測信号との位相差を検出する位相計
を用いることができる。
また、上記基板がレチクルと、このレチクル上のパター
ンを縮小投影するウェハからなり、これらレチクルとウ
ェハ上に回折格子からなる位置合わせマークをそれぞれ
複数箇所に形成し、上記しチクルとウェハを複数箇所の
位置合わせマークで画像処理とレーザ光による位置検出
を行うように構成することができる。
作　　　　用 本発明は、上記構成によシ、画像処理系とレーザ光によ
るアライメント系に共通光学系を使用することにより、
装置全体をコンパクトにまとめることができ、壕だ、等
ピッチの回折格子をアライメントマークとして用いるこ
とにより反射回折光を平均化することができ、しかも、
上記のように共通光学系を使用することにより相対的経
時変化による影響を防止することができる。
また、アライメントレーザ光として、わずかに周波数を
異にし、互いに直交した偏光面を持つ２波長のレーザ光
を用いれば、位置情報を２周波のビート信号の位相とし
て求めることができる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
まず、本発明の第１の実施例について説明する。
おける位置決め装置を示し、第１図は全体の構成図、第
２図は光学系の説明図である。
本実施例においては、ウェハを位置決めする場合につい
て説明する。第１図および第２図において、１はレチク
ル、２はウェハ、３は露光光源、４はレチクル１の露光
パターン５をウエノ＼３に縮小転写する投影レンズ、６
は照明光を導く光ファイバ、７は照明光を集光するレン
ズ、８は照明光を反射するミラー　９は照明光を反射す
るビームスプリッタ、１０は照明光を反射するミラー１
１　は照明光をウェハ２の等ピッチの回折格子からなる
位置合わせマーク１２に投射する対物レンズ、１３は対
物レンズ１１で得られた像をミラー１０、ビームスプリ
ッタ９を介して結像するレンズ、１４はビームスプリッ
タ、１５はリレーレンズ、１６は対物レンズ１１で得ら
れ、結像レンズ１３で結像された像をビームスプリッタ
１４、リレーレンズ１５を介して観察するテレビカメラ
であシ、このテレビカメラのビデオ信号をもとに画像処
理部（図示省略）により画像処理される。
１７はアライメント用のゼーマンレーザであり、わずか
に周波数が異なり、互いに直交した偏光面を持つ２波長
ｆ１、ｆ２のレーザ光１８を出射する。
１９は基準回折格子であり、回折格子が等ピッチに形成
され、レーザ光１８から２波長の混合した無偏光の±１
次回折光２０．２１を透過する。２２は一方の一１次回
折光２１の偏光方向を入れ替える１／２波長板、２３は
±１次回折光２０．２１が入射する入射結像レンズ、２
４は入射対物レンズ２３の瞳位置付近で入射した回折光
のうち、±１次回折光２０．２１のみを通過させる空間
フィルタ、２５は通過した±１次回折光２０．２１をウ
ェハ２に投射するだめの入射結像レンズ、２６は±１次
回折光２０．２１を上記ビームスプリッタ１４に導くミ
ラー　２７は入射結像レンズ２５と空間フィルタ２４の
間に配置されたミラーであり、対物レンズ１１からウェ
ハ２の回折格子１２に±１次回折光２８．２９が投射さ
れることにより反射する回折光のうち、対物レンズ１１
の光軸方向に反射する回折光３０をミラー１０、ビーム
スプリッタ９、結像レンズ１３、ビームスプリッタ１４
、ミラー２６、入射結像レンズ２５を介して反射する。
３１は反射された回折光３０を偏光する偏光子、３２は
偏光子３１を通過した回折光３０から位置合わせマーク
　１２の位置ずれ量を検出するだめのフォトダイオード
、フォトマル等からなるフォトディテクタである。
以上の構成を以下、その動作と共に更に詳細に説明する
。
まず、ウェハ２をウェハ搬送装置（図示省略）によりア
ライメント位置に搬送する。そして、露光光源３により
照明したレチクル１の露光パターン５を投影レンズ４に
よりウェハ２に縮小転写する。このとき、ウェハ２を位
置決めするだめに、まず、光ファイバ６、集光レンズ７
、ミラー８、ビームスプリッタ９、ミラー１０および対
物レンズ１１を介して照明光をウェハ２上の回折格子か
らなる位置合わせマーク１２に投射して照明する。
そして、対物レンズ１１、ミラー１０、ビームスプリッ
タ９、結像レンズ１３、ビームスプリッタ１４およびリ
レーレンズ１５を介して上記のように照明された位置合
わせマーク１２の像をテレビカメラ１６で受光し、画像
処理部によシ画像処理を行って位置合わせマーク１２の
位置を計測し、これをもとにウェハステージ（図示省略
）を移動装置（図示省略）により移動させ、ウェハ２の
概略の位置決めを行う。次に、ゼーマンレーザ１７から
れずかに周波数が異なり、互いに直交した偏光面を持つ
２波長ｆ１、ｆ２のレーザ光１８を基準回折格子１９に
入射し、回折する。基準回折格子１９で回折した±１次
回折光２０．２１のうち、方の一１次回折光２１は１／
２波長板２２で偏光方向を入れ替える。これらの±１次
回折光２０．２１　を入射対物レンズ２３に入射し、入
射対物レンズ２３の瞳位置付近で入射した回折光のうち
、±１次回折光２０．２１のみを空間フィルタ２４によ
シ通過させる。これら±１次回折光２０．２１の角度θ
は、レーザ光１８の波長をλ、基準回折格子１９　のピ
ッチをＰとすると、次式で表わされる。
θ＝＝ａｒｃｓｉｎ（λ／Ｐ）・・・・・・・・（１）
これらの±１次回折光２０．２１は入射結像レンズ２５
、ミラー２６、ビームスプリッタ１４、結像レンズ１３
、ビームスプリッタ９、ミラー１０および対物レンズ１
１を介してウェハ２上の位置合わせマーク１２に投射さ
れる。ここで、位置合わせマーク１２のピッチが基準回
折格子１９のピッチＰと等しく、また、入射対物レンズ
２３　と入射結像レンズ２５の像面までと像面から結像
レンズ１３　と対物レンズ１１　までの光学系を等価に
すれば、対物レンズ１１からウェハ２の位置合わせマー
ク１２に投射されるレーザ光２８．２９は上記（１）式
と同じになる。しだがって、位置合わせマーク１２で生
じた回折光のうち、対物レンズ１１の光軸方向に反射す
る回折光３０を、ミラー１０、ビームスフリツタ９、結
像レンズ１３、ビームスプリッタ１４、ミラー２６、入
射結像レンズ２５を介してミラー２７によシ反射し、偏
光子３１を通してフォトディテクタ３２に入射する。こ
のとき、偏光子３１の回転方向を調整することにより、
基準回折格子１９と位置合わせマーク１２の位置ずれ量
を位相差として検出することができる。つまり位相差φ
は次式で求められるピッチＰと位置ずれ量Ｘとの関係式
より求められる。
φ＝３６０　＊２Ｘ／Ｐ　　　　　　　・・・−・１２
）このレーザ計測によシ高精度の位置の計測を行い、ウ
ェハ２を高精度に位置決めすることができる０ このように本実施例によれば、概略の位置計測を行うだ
めの画像処理光学系と、精密な位置計測を行うためのレ
ーザ光によるアライメント光学系を共用化することによ
り、装置全体の小型化を実現することができ、また、相
対的経時変化による影響を防止し、しかも、位置合わせ
マーク１２が等ピッチの回折格子からなっておシ、反射
回折光が平均化されるので、計測精度を向上させること
ができる。更に、２周波直交偏光のレーザ光を用いるこ
とにより、位置ずれ量を信号の位相としてとらえること
ができるので、ウェハステージの往復移動などを要する
ことなく、高精度に計測することができる。
なお、本実施例では、レーザ光源としてゼーマンレーザ
１７を用いているが、通常のレーザでも良い。この場合
、１／２波長板２２は不要になシ、したがって、位置計
測は位相ではなく光強度で検出し、従来例のようにステ
ージ、またはレーザ光をスキャンして最大強度を求める
ことになる。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
第３図および第４図は本発明の第２の実施例における位
置決め装置を示し、第３図は全体の構成図、第４図は光
学系の説明図である。
本実施例においては、第３図および第４図に示すように
、ゼーマンレーザ１７から出射したレーザ光１８を偏光
ビームスプリッタ３３で垂直偏光面を持つｆｌの周波数
のレーザ光３４と、水平偏光面を持つｆ２の周波数のレ
ーザ光３５に分離し、一方のしくザ光３４はミラー３６
で反射させ、１／４波長板３７で直線偏光を円偏光に変
換した後、入射対物レンズ２３に入射させ、他方のレー
ザ光３５はミラー３８．３９で反射させ、１／４波長板
４０で直線偏光を円偏光に変換した後、入射対物レンズ
？３に入射させるようにし、まだ、偏光子３１に替えて
集光レンズ４１を用いたものであシ、その他の構成は上
記第１の実施例と同様である。
以上の構成を以下、その動作と共に更に詳細に説明する
。
まず、ウェハ２をウェハ搬送装置（図示省略）によシア
ライメント位置に搬送する。そして、露光光源３により
照明したレチクル１の露光パターン５を投影レンズ２に
よシウエハ２に縮小転写する。このとき、ウェハ２を位
置決めするために、まず、光ファイバ６、集光レンズ７
、ミラー８、ビームスプリッタ９、ミラー１０および対
物レンズ１１を介して照明光をウェハ２上の回折格子か
らなる位置合わせマーク１２に投射して照明する。
そして、対物レンズ１１、ミラー１０、ビームスプリッ
タ９、結像レンズ１３、ビームスプリッタ１４およびリ
レーレンズ１５を介して上記のように照明された位置合
わせマーク１２の像をテレビカメラ１６で受光し、画像
処理部より画像処理を行って位置合わせマーク１２　の
位置を計測し、これをもとにウェハステージ（図示省略
）を移動装置（図示省略）により移動させ、ウェハ２の
概略の位置決めを行う。次に、ゼーマンレーザ１７から
れずかに周波数が異なシ、互いに直交した偏光面を持つ
２波長ｆｌ、　　ｆｚのレーザ光１８を偏光ビームスプ
リッタ３３　に入射する。偏光ビームスプリッタ３３で
は入射しだレーザ光１８を、垂直偏光面を持つｆｌの周
波数のレーザ光３４と、水平偏光面を持つｆｚの周波数
のレーザ光３５に分離する。一方のレーザ光３４はミラ
ー３６で反射させ、１／４波長板３７で直線偏光から円
偏光に変換して入射対物レンズ２３に入射する。他方の
レーザ光３５はミラー３８．３９で反射させ、　１／４
波長板４０で直線偏光から円偏光に変換して入射対物レ
ンズ２３に入射する。これらの入射レーザ光３４．３５
を角度θ、レーザ光３４．３５の波長λとする。これら
の入射レーザ光３４．３５は上記のように結像レンズ１
３、対物レンズ１１等を介してウェハ２上の位置合わせ
マーク１２に投射される。ここで、位置合わせマーク１
２　のピッチをＰとし、入射対物レンズ２３と入射結像
レンズ２５の像面までと像面から結像レンズ１３と対物
レンズ１１までの光学系を等価にすれば、対物レンズ１
１からウェハ２の位置合わせマーク１２に投射されるレ
ーザ光２８．２９の角度θは、次式の関係が成立するよ
うに設定される。
θ＝　ａｒｃｓｉｎ　（λ／　Ｐ　）　　　　　　・−
・−（３）したがって、位置合わせマーク１２で生じた
回折光のうち、対物レンズ１１の光軸方向に反射する回
折光３０をミラー１０、ビームスプリッタ９、結像レン
ズ１３、ビームスプリッタ１４、ミラー２６、入射結像
レンズ２５、入射対物レンズ２３を介してミラー２７に
より反射し、集光レンズ４１　　を通してフォトディテ
クタ３２に入射し、位置合わせマーク１２の位置を位相
差として検出することができる。つまシ位相差φは次式
で求められるピッチＰと位置Ｘとの関係式より求められ
る。
φ＝　３６０　＊　２　Ｘ　／　Ｐ　　　　　　　　−
−−−（４）このレーザ計測により高精度の位置の計測
を行い、ウェハ２を高精度に位置決めすることができる
。
このように本実施例によれば、概略の位置計測を行うだ
めの画像処理光学系と、精密な位置計測を行うためのレ
ーザ光によるアライメント光学系を共用化することによ
り、装置全体の小型化を実現することができ、また、相
対的経時変化による影響を防止し、しかも、位置合わせ
マーク１２が等ピッチの回折格子からなっており、反射
回折光が平均化されるので、計測精度を向上させること
ができる。更に、２周波直交偏光のレーザ光を用いるこ
とによシ、位置ずれ量を信号の位相としでとらえること
ができるので、ウェハステージの往復移動などを要する
ことなく、高精度に計測することができる。
なお、１／４波長板３７．４０を偏光ビームスプ９　、
夕３３と入射結縁レンズ２３の間に配置するのに替えて
フォトディテクタ３２の前段に挿入するようにしてもよ
い。また、本実施例では、レーザ光源としてゼーマンレ
ーザ１７を用いているが、通常のレーザでもよい。この
場合、１／４波長３７．４０は不要になシ、したがって
、位置計測は位相ではなく光強度で検比し、従来例のよ
うにステージ、またはレーザ光をスキャンして最大強度
を求めることになる。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
第５図は本発明の第３の実施例における位置決め装置を
示す全体の概略構成図である。
第５図において、１はレチクル、２はウェハ、３は露光
光源、４はレチクル１の露光パターン５をウェハ３に縮
小転写する投影レンズ、４２はレチクル１を支持するレ
チクルステージ、４３はウェハ２を支持するウェハステ
ージ、４４ａ、　４４ｂはレチクル１上に設けられた回
折格子からなる位置合わせマーク、１２ａ、　１２ｂは
ウェハ２上に設けられた回折格子からなる位置合わせマ
ーク、４５ａ１４５ｂはレチクル１を位置決めするため
の位置決め装置、４６ａ、　４６ｂはウェハ２を位置決
めするための位置決め装置であり、これら位置決め装置
４５ａ。
４５ｂ、　４６ａ、　４６ｂは上記第１、または第２の
実施例と同様に構成されている。
以上の構成を以下、その動作と共に更に詳細に説明する
。
まず、レチクル１を搬送装置（図示省略）によシレテク
ルステージ４２上のアライメント位置に搬送すると共に
、フェノ）２をフェノ・搬送装置（図示省略）によυウ
ェハステージ４３上のアライメント位置に搬送する。そ
して、露光光源３によシ照明したレチクル１の露光パタ
ーン５を投影レンズ４によシウェハ２に縮小転写する。
このとき、レチクル１とウェハ２を位置決めするため、
まず、位置決め装置４５ａ、　４５ｂのテレビカメラ１
６を用いた画像処理によシレテクル１上の位置合わせマ
ーク４４ａ、　４４ｂを認識してその位置を算出し、こ
の２点からレチクル１の位置決めすべき位置とのずれを
求め、レチクルステージ４２を駆動してレチクル１の概
略の位置合わせを行う。次に、位置決め装置４５ａ、　
４５ｂのゼーマンレーザ１７が出射するレーザ１８を用
いた位置検出によシ位置合わせマーク４４ａ、　４４ｂ
の位置をそれぞれ位置計測し、これに基づきレチクルス
テージ４２を駆動してレチクル１の精密な位置合わせを
行う。次に、位置決め装置４６ａ、　４６ｂのテレビカ
メラ１６を用いた画像処理によシウェハ２上の位置合わ
せマーク１２ａ、　１２ｂを認識してその位置を算出し
、この２点からウェハ２の位置決めすべき位置とのずれ
を求め、ウェハステージ４３を駆動してウェハ２の概略
の位置合わせを行う。次に、位置決め装置４６２、４６
ｂのゼーマンレーザ１７から出射するレーザ光１８を用
いた位置検出によシ位置合わせマーク１２ａ、　１２ｂ
の位置をそれぞれ位置計測し、これに基づきウェハステ
ージ４３を駆動してウェハ２の精密な位置合わせを行う
。
このように本発明によれば、上記各実施例と同様に、相
対的経時変化の影響を防止してレチクル１とウェハ２を
精密に位置決めすることができると共に、コンパクト化
を図ることができ、また、ウェハステージなどの往復移
動などを要することなく、高精度に計測することができ
る。
発明の詳細 な説明したように本発明によれば、画像処理系とレーザ
光によるアライメント系に共通光学系を使用することに
よシ装置全体をコンパクトにまとめることができ、小型
化を図ることができる。
また、等ピッチの回折格子をアライメントマークとして
用いることによシ反射回折光を平均化することができ、
しかも、上記のように共通光学系を使用することによシ
相対的経時変化による影響を防止することができるので
、位置決め精度を向上させることができる。
また、アライメントレーザ光として、わずかに周波数を
異にし、互いに直交した偏光面を持つ２波長のレーザ光
を用いれば、位置情報を２周波のビート信号の位相とし
て求めることができるので、ウェハステージなどを往復
しなくてもよシ高精度の位置測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明の第１の実施例における位
置決め装置を示し、第１図は全体の構成図、第２図は光
学系の説明図、第３図および第４図は本発明の第２の実
施例における位置決め装置を示し、第３図は全体の構成
図、第４図は光学系の説明図、第５図は本発明の第３の
実施例における位置決め装置を示す全体の概略構成図、
第６図は従来例における位置決め装置を示す全体の構成
図である。 １・・・レチクル、２・・・ウェハ、３・・・露光光源
、４′°°投影レンズ、６・・光ファイバ、１１・・・
対物レンズ、１２．１２ａ、　１２ｂ・・・位置合わせ
マーク（回折格子）、１３・・・結像レンズ、１６・　
テレビカメラ、１７・・・ゼーマンレーザ、１８・・・
レーザ光、１９　・基準回折格子、２２・・・　１／２
波長板、２３・・・入射対物レンズ、２４・・・空間フ
ィルタ、２５　・入射結像レンズ、３１　・・偏光子、
３２−・・フォトディテクタ、３３・・・偏光ビームス
プリッタ、３７．４０・・・１／４波長板、４２・・・
レチクルステージ、４３　・・・ウェハステージ、４４
ａ、　４４ｂ・・位置合わせマーク（回折格子）、４５
ａ、　４５ｂ、　４６ａ、４６ｂ　・・位置決め装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光
    源からのレーザ光を、位置決めするための基板上に形成
    された回折格子からなる位置合わせマークに照射するレ
    ーザ入射光学系と、上記位置合わせマークで回折したレ
    ーザ光を集光するレーザ結像光学系と、集光したレーザ
    光の光電変換を行う光電検出部と、この光電検出部の信
    号から上記基板の位置を計測する位置検出部と、上記位
    置合わせマークを照明する照明光学系と、上記位置合わ
    せマーク像を観察するための観察光学系およびテレビカ
    メラと、このテレビカメラのビデオ信号より画像処理を
    行う画像処理部とを備え、上記レーザ入射光学系および
    レーザ結像光学系からなるアライメント光学系と上記照
    明光学系および観察光学系からなる画像処理光学系が共
    通する光学系を有するように構成された位置決め装置。
  2. （２）レーザ光源がわずかに周波数を異にし、互いに直
    交した偏光面を持つ２波長のレーザ光を出射し、レーザ
    入射光学系が上記２波長の混合した２光束のレーザ光を
    無偏光で分離する手段と、分離した２波長の混合した２
    光束のレーザ光のうち、一方の偏光方向を入れ替える１
    ／２波長板を備え、レーザ結像光学系が集光レンズと、
    ２つの偏光面のうちのいずれか一方のみを選択する偏光
    子を備えた請求項１記載の位置決め装置。
  3. （３）レーザ光源がわずかに周波数を異にし、互いに直
    交した偏光面を持つ２波長のレーザ光を出射し、レーザ
    入射光学系が上記レーザ光を分離する偏光ビームスプリ
    ッタと、分離されたレーザ光を直線偏光から円偏光に変
    換する１／４波長板を備えた請求項１記載の位置決め装
    置。
  4. （４）レーザ光源がわずかに周波数を異にし、互いに直
    交した偏光面を持つ２波長のレーザ光を出射し、レーザ
    入射光学系が上記レーザ光を分離する偏光ビームスプリ
    ッタを備え、レーザ結像光学系が集光レンズと、レーザ
    光の直線偏光を円偏光に変換する偏光子を備えた請求項
    １記載の位置決め装置。
  5. （５）位置検出部がレーザ光源の基準信号と光電検出部
    からの計測信号との位相差を検出する位相計からなる請
    求項１ないし４のいずれかに記載の位置決め装置。
  6. （６）基板がレチクルと、このレチクル上のパターンを
    縮小投影するウェハからなり、これらレチクルとウェハ
    上に回折格子からなる位置合わせマークがそれぞれ複数
    箇所に形成され、上記レチクルとウェハが複数箇所の位
    置合わせマークで画像処理とレーザ光による位置検出が
    行われるように構成された請求項１ないし５のいずれか
    に記載の位置決め装置。
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