JPH07297115A - マスクとワークの位置合わせ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動や熱膨張に起因する光学系の位置ズレや
変形による光路のズレの影響がなく、マスクパターンの
高集積化にも対応できる高精度なマスクとワークの位置
合わせ方法および装置を提供すること。 【構成】 マスクＭのアライメント・マークＭＡの投影
像を基準線が表示されたモニタ９でモニタリングし、基
準線とマスクＭのアライメント・マークＭＡが重なるよ
うにマスクＭを移動させる。次に、ワークＷを所定位置
に設置し、ワークＷのアライメント・マークＷＡを有す
る面と、マスクＭのアライメント・マークの投影面を一
致させ、アライメント・マークＷＡの投影像をモニタ９
によりモニタリングし、基準線とワークＷのアライメン
ト・マークＷＡが重なるようにワークＷを移動させる。
また、光学部材等を用いて、アライメント・マークＷＡ
が位置する面と、アライメント・マークＭＡの投影面を
一致させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、半導体装置や
プリント基板、ＬＣＤ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位置合わせ方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】パワートランジスタ、マイクロマシンあ
るいはプリント基板等の製造においては、マスクのパタ
ーンを正確にシリコンウエハ、エポキシ樹脂等のワーク
の所定の位置に露光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。

【０００３】特に、ある製造工程においては、ワークの
両面にパターンを焼き付けることがあり、裏面のパター
ンに対する表面のパターンの位置を正確に合わせること
が重要である。例えば、マイクロマシンの製造工程にお
いて要求される位置ズレの精度は１μｍ乃至数μｍの精
度である。従来、上記位置合わせのためにアライメント
方法として下記の方法が行われていた。

【０００４】図８は従来の位置合わせ方法を示す図であ
り、同図において、まず、マスクＭの上方に位置したア
ライメント光源１１からマスクＭの裏に印されたアライ
メント・マーク１０５へ光を照射する。また、露光処理
を行うワーク２２の下方に設置されたアライメント用光
源１２からワーク２２のアライメント・マーク１０４へ
光を照射する。なお、ワーク２２のアライメント・マー
ク１０４は露光面の裏に印されている。

【０００５】照射された光の一部はワークの表面および
裏面により反射され、各々の反射光は例えば対物レンズ
系３１、ハーフミラー３３、反射ミラー３８、プリズム
３９等で構成される光学系を経由してＣＣＤ等の画像処
理認識手段４１へ入射し、モニタ４２でモニタリングさ
れる。このようにして、マスクＭのアライメント・マー
ク１０５とワーク２２のアライメント・マークを認識
し、その二つのアライメント・マークの像が重なり合う
様に、マスクＭまたはワーク２２の位置を調整する。

【０００６】ところで、上記の位置合わせ方法は、例え
ば、対物レンズ系３１、ハーフミラー３３、反射ミラー
３８、プリズム３９で構成されるアライメント用光学系
の光路が固定され動かないという条件では正確に行うこ
とができるが、上記光学系が位置ズレ、変形を起こした
場合、正確な位置合わせが不可能となる。すなわち、長
時間稼働させた場合には、アライメント用光学系の構成
要素の保持機構が装置全体の振動や熱膨張の影響を受け
て位置ズレや変形を起こし、前記した手順でマスクＭと
ワーク２２のアライメント・マークの重ね合わせを行っ
ても、それらの機構自体の異常があるので、正確な位置
合わせが不可能となる。

【０００７】上記問題点を解決するため、発明者は先に
次の方法を提案した。すなわち、下記のように、マスク
Ｍを位置合わせするための基準アライメント・マーク１
０７を有する基準マスクＭ２と、露光処理を行うワーク
２２を位置合わせするための基準アライメント・マーク
１０６を有する基準マスクＭ１を用いることにする。

【０００８】上記アライメント方法を図９、図１０を用
いて説明する。まず図９を用いて上記方法を説明する。
図９において、マスクＭの下方に設置したアライメント
用光源１２から、マスクＭの裏に印されたアライメント
・マーク１０５へ光を照射する。照射光は照射用集光レ
ンズ３２、基準アライメント・マーク１０６を有する基
準マークＭ１、基準アライメント・マーク１０７を有す
る基準マークＭ２を透過し、マスクＭと対物レンズ系３
１ａ，３１ｂ、ハーフミラー３３で構成される光学系を
経由してＣＣＤ等の第１の画像処理認識装置３４へ入射
する。この信号は画像処理され、第１のモニタ３６でモ
ニタされる。

【０００９】そこで、マスクＭのアライメント・マーク
１０５と基準マスクＭ２の基準アライメント・マーク１
０７を認識し、その２つの像が重なるようにマスクＭま
たは光学系全体を移動させる。これにより、基準マスク
Ｍ２の基準アライメント・マーク１０７に対応した位置
にマスクＭが位置決めされる。次に、図１０に示すよう
に、ワーク２２を挿入し、露光面に保持する。

【００１０】ここで、ワーク２２のアライメント・マー
ク１０４は露光面の裏側に位置しており、アライメント
用光源１２からの照射光はワーク２２の裏面により反射
され、例えば、対物レンズ系３１ａ、ハーフミラー３３
等で構成される光学系を経由して、第２の画像処理認識
手段３５へ入射する。この信号は画像処理され、第２の
モニタ３７でモニタリングされる。

【００１１】そこで、ワーク２２のアライメント・マー
ク１０４と基準マスクＭ１の基準アライメント・マーク
１０６を認識し、その２つの像が重なるようにワーク２
２を移動させる。これにより、基準マスクＭ１の基準ア
ライメント・マーク１０７に対応した位置にワーク２２
が位置決めされる。以上で露光前のマスクＭとワーク２
２のアライメントが完了する。

【００１２】ここで、予め、マスクＭを位置合わせする
ための基準アライメント・マーク１０７（基準マスクＭ
２）と、ワーク２２を位置合わせするための基準アライ
メント・マーク１０６（基準マスクＭ１）の相互の位置
を調整・設定しておけば、上記のようにマスクＭのアラ
イメント・マーク１０５と基準マスクＭ２のアライメン
ト・マーク１０７の位置、および、ワーク２２のアライ
メント・マーク１０４と基準マスクＭ１のアライメント
・マーク１０６の位置をそれぞれ合わせることにより、
マスクＭとワーク２２のアライメント・マーク１０５，
１０４を一致させることができる。

【００１３】また、露光終了後、次のワークを露光する
際には、再度、図９で説明したように、マスクＭのアラ
イメント・マーク１０５と基準マスクＭ２の基準アライ
メント・マークを第１の画像処理認識手段３４で認識
し、その２つの像が重なり合うようにマスクＭまたは光
学系全体を移動させる。上記した方法によれば、アライ
メント用光学系の構成要素の保持機構やマスクＭの保持
機構が装置全体の振動や熱膨張の影響を受けて位置ズレ
や変形を起こしたとしても、ワークを露光する前には必
ずマスクＭまたは光学系全体の位置を調整しているの
で、基準アライメント・マーク１０６（基準マスクＭ
１）と基準アライメント・マーク１０７（基準マスクＭ
２）の相対位置が変化しないかぎり、正しいアライメン
トを行うことができる。

【００１４】基準アライメント・マーク１０６を有する
基準マスクＭ１と基準アライメント・マーク１０７を有
する基準マスクＭ２は、例えば、図１１に示すように基
準マークユニット１１２に約１ｍｍ程度の間隙ｔ2 を設
けるように保持され、接着等によって固定されている。
上記間隙ｔ2 は図８で説明した従来例の光路長と比較す
ると１／１００以下である。

【００１５】したがって、アライメントに大きく影響を
及ぼす装置全体の振動や熱膨張に起因する光学系の位置
ズレや変形による光路のズレも１／１００以下となり、
実質的に熱や振動の影響を受けないと考えてよい。な
お、一般的に、マスクＭのアライメント・マーク１０５
やワーク２２のアライメント・マーク１０４は、マスク
Ｍ上、ワーク２２上にそれぞれ２ヶ所以上印される。し
たがって、今まで述べてきたアライメント・マークの光
学系も２ヶ所以上設置され、基準マスクＭ１と基準マス
クＭ２を間隙ｔ2 を以て保持する基準マークユニット１
１２も２ヶ所以上設置される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９〜図１
１に示した従来例においては次のような問題点があっ
た。 （１）２ヶ所以上に設置された各基準マークユニット１
１２（図１１参照）における間隙ｔ2 同士のバラツキ
（間隙の差）が対物レンズ３１ａの焦点深度（例えば１
０μｍ）より大きいと、アライメント・マーク１０４と
共に観察されるはずの、２ヶ所以上に設置された基準マ
ークユニット１１２の内、一方の基準マークユニットの
アライメント・マーク１０６は観察されても、他方の基
準マークユニットのアライメント・マーク１０６は像が
ぼやけて観察されないという問題が生ずる。

【００１７】このため、２個以上のマークユニット１１
２のそれぞれの間隙ｔ2 のバラツキを、対物レンズ３１
ａの焦点深度内（例えば１０μｍ）にコントロールしな
ければならないので、基準マークユニットの製作に厳し
い製作精度が要求され、製作コストが高価なものとな
る。 （２）基準マークユニット１１２における基準アライメ
ント・マーク１０６と１０７の位置合わせ精度がマスク
Ｍとワーク２２の位置合わせ精度となる。このため、位
置合わせ精度の高精度化がなされるにつれ、基準マーク
ユニット１１２製作時の基準アライメント・マーク１０
６と１０７の位置合わせ精度の高精度化が要求される。

【００１８】しかし、基準アライメント・マーク１０６
と１０７の位置合わせ精度が１μｍ以内に要求される場
合、製作時の位置合わせ精度の高精度化にはある程度の
限界がある。このため、従来においては、基準マークユ
ニット１１２設置時に、基準マークユニット１１２全体
の傾きを調整して、基準アライメント・マーク１０６と
１０７の相互の位置を補正していた。

【００１９】したがって、基準アライメント・マーク１
０６と１０７の位置合わせ精度にさらに高い精度が要求
されてくると、補正作業に必要な傾き調整機構が複雑化
し、かつ傾き調整作業そのものが困難になってくる。 （３）基準マークユニット１１２における基準アライメ
ント・マーク１０６と１０７自体ある程度の幅を持つの
で、基準アライメント・マーク１０６，１０７と、マス
クＭ，ワーク２２のアライメント・マークの位置合わせ
精度の高精度化もある程度限界がある。

【００２０】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、その目的は、アライメントに大き
く影響を及ぼす装置全体の振動や熱膨張に起因する光学
系の位置ズレや変形による光路のズレの影響がなく、か
つ、マスクパターンの高集積化にも対応できる高精度な
マスクとワークの位置合わせ方法および装置を提供する
ことにある。

【００２１】

【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、マスクとワークの位置
合わせ方法において、マスクのアライメント・マークの
投影像を受像・画像処理し、基準線が表示されたモニタ
でモニタリングし、モニタ出力に基づいて上記基準線と
マスクのアライメント・マークが重なるように、マスク
のアライメント・マークの投影像、もしくは、基準線の
位置を移動させ、次に、ワークを所定位置に設置し、ワ
ークのアライメント・マークを有する面と、前記マスク
のアライメント・マークの投影面を一致させ、ワークの
アライメント・マークの投影像を受像・画像処理してモ
ニタによりモニタリングし、モニタ出力に基づき基準線
とワークのアライメント・マークが重なるようにワーク
を移動させるようにしたものである。

【００２２】本発明の請求項２の発明は、マスクとワー
クの位置合わせ方法において、マスクのアライメント・
マークの投影像を受像・画像処理し、基準線が表示され
たモニタでモニタリングし、モニタ出力に基づいて上記
基準線とマスクのアライメント・マークが重なるよう
に、マスクのアライメント・マークの投影像、もしく
は、基準線の位置を移動させ、次に、ワークを所定位置
に設置し、対物レンズの観察面をワークのアライメント
・マークを有する面と一致させ、 ワークのアライメン
ト・マークの投影像を受像・画像処理してモニタにより
モニタリングし、モニタ出力に基づき基準線とワークの
アライメント・マークが重なるようにワークを移動させ
るようにしたものである。

【００２３】本発明の請求項３の発明は、マスクとワー
クの位置合わせ方法において、ワークのアライメント・
マークを有する面と、マスクのアライメント・マークの
投影面を予め一致させ、マスクのアライメント・マーク
の投影像を受像・画像処理し、基準線が表示されたモニ
タでモニタリングし、モニタ出力に基づいて上記基準線
とマスクのアライメント・マークが重なるようにマスク
のアライメント・マークの投影像、もしくは、基準線の
位置を移動させ、次に、ワークを所定位置に設置し、ワ
ークのアライメント・マークの投影像を受像・画像処理
してモニタによりモニタリングし、モニタ出力に基づき
基準線とワークのアライメント・マークが重なるように
ワークを移動させるようにしたものである。

【００２４】本発明の請求項４の発明は、マスクとワー
クの位置合わせ方法において、ワークのアライメント・
マークが位置する面と、マスクのアライメント・マーク
の投影面が一致するように、マスクのアライメント・マ
ークの投影像を予め移動させ、マスクのアライメント・
マークの投影像を受像・画像処理し、基準線が表示され
たモニタでモニタリングし、モニタ出力に基づいて上記
基準線とマスクのアライメント・マークが重なるよう
に、マスクのアライメント・マークの投影像、もしく
は、基準線の位置を移動させ、次に、ワークを所定位置
に設置し、ワークのアライメント・マークの投影像を受
像・画像処理してモニタによりモニタリングし、モニタ
出力に基づき基準線とワークのアライメント・マークが
重なるようにワークを移動させるようにしたものであ
る。

【００２５】本発明の請求項５の発明は、マスクとワー
クの位置合わせ装置において、マスクおよびワークのア
ライメント・マークの投影像を受像・画像処理する画像
処理手段と、基準線を発生する基準線発生手段と、画像
処理手段により受像・画像処理された投影像と、基準線
発生手段により発生された基準線とを共にモニタリング
するモニタリング手段と、ワークの位置を移動させるワ
ーク位置移動手段と、対物レンズを備えたアライメント
・ユニットの位置を移動させるアライメント・ユニット
移動手段とを設け、ワーク位置移動手段およびアライメ
ント・ユニット移動手段により、モニタリング手段でモ
ニタリングされた基準線とマスクおよびワークのアライ
メント・マークの投影像が重なるようにワークおよびア
ライメント・ユニットを移動させることにより、マスク
とワークの位置合わせを行うように構成したものであ
る。

【００２６】本発明の請求項６の発明は、マスクとワー
クの位置合わせ装置において、マスクおよびワークのア
ライメント・マークの投影像を受像・画像処理する画像
処理手段と、基準線を発生する基準線発生手段と、画像
処理手段により受像・画像処理された投影像と、基準線
発生手段により発生された基準線とを共にモニタリング
するモニタリング手段と、ワークの位置を移動させるワ
ーク位置移動手段と、基準線発生手段が発生する基準線
の位置を移動させる基準線位置移動手段とを設け、ワー
ク位置移動手段および基準線位置移動手段により、モニ
タリング手段でモニタリングされた基準線とマスクおよ
びワークのアライメント・マークの投影像が重なるよう
にワークおよび基準線の位置を移動させることにより、
マスクとワークの位置合わせを行うように構成したもの
である。

【００２７】

【作用】本発明の請求項１の発明においては、基準線と
マスクのアライメント・マークを一致させ、次に、ワー
クを所定位置に設置してワークのアライメント・マーク
を有する面と、前記マスクのアライメント・マークの投
影面を一致させ、さらに、基準線とワークのアライメン
ト・マークが重なるようにワークを移動させるようにし
たので、ワーク上の複数のアライメント・マークを同
精度で観察することができ、基準マークユニットを使
用していないので、従来例に較べ製作コストを低減化す
ることができる。また、従来例における基準アライメ
ント・マークの位置合わせ精度に起因する補正作業が不
要となり、モニタの倍率、すなわち、対物レンズの倍
率を上げれば、相対的に基準線の線幅は狭くなるので、
対物レンズの倍率を上げ、アライメント・マークの線幅
を微細化していけば、マスクとウエハの位置合わせ精度
をより高精度化することができる。

【００２８】本発明の請求項２の発明においては、基準
線とマスクのアライメント・マークを一致させ、次に、
ワークを所定位置に設置して対物レンズの観察面をワー
クのアライメント・マークを有する面と一致させ、さら
に、基準線とワークのアライメント・マークが重なるよ
うにワークを移動させるようにしたので、請求項１の発
明と同様な効果を得ることができるとともに、請求項１
の発明のようにワークをＺ方向（アライメント光の照射
方向と同方向）に移動させる機構を新たに設ける必要が
なく、装置の構成を簡単にすることができる。

【００２９】本発明の請求項３の発明においては、ワー
クのアライメント・マークを有する面と、マスクのアラ
イメント・マークの投影面を予め一致させておき、基準
線とマスクのアライメント・マークを一致させ、次に、
基準線とワークのアライメント・マークが重なるように
ワークを移動させるようにしたので、請求項１の発明と
同様な効果を得ることができるとともに、マスクもしく
は投影レンズを移動させ、ワークのアライメント・マー
クを有する面と、マスクのアライメント・マークの投影
面を予め一致させることができ、請求項２の発明と同
様、ワークをＺ方向（アライメント光の照射方向と同方
向）に移動させる機構を新たに設ける必要がなく、装置
の構成を簡単にすることができる。

【００３０】本発明の請求項４の発明においては、ワー
クのアライメント・マークが位置する面と、前記マスク
のアライメント・マークの投影面が一致するように、光
学部材により、マスクのアライメント・マークの投影像
を予め移動させておき、基準線とマスクのアライメント
・マークを一致させ、次に、ワークを所定位置に設置
し、基準線とワークのアライメント・マークが重なるよ
うにワークを移動させるようにしたので、請求項１の発
明と同様な効果を得ることができるとともに、ワークや
マスクをＺ方向に移動させる必要がなく、ワーク等の移
動機構を簡単化することができる。また、簡単な操作で
ワークのアライメント・マークを有する面とマスクのア
ライメント・マークの投影面を一致させることができ
る。

【００３１】本発明の請求項５の発明においては、マス
クとワークの位置合わせ装置を、マスクおよびワークの
アライメント・マークの投影像を受像・画像処理する画
像処理手段と、基準線を発生する基準線発生手段と、画
像処理手段により受像・画像処理された投影像と、基準
線発生手段により発生された基準線とを共にモニタリン
グするモニタリング手段と、ワークの位置を移動させる
ワーク位置移動手段と、対物レンズを備えたアライメン
ト・ユニットの位置を移動させるアライメント・ユニッ
ト移動手段とから構成し、ワーク位置移動手段およびア
ライメント・ユニット移動手段により、モニタリング手
段でモニタリングされた基準線とマスクおよびワークの
アライメント・マークの投影像が重なるようにワークお
よびアライメント・ユニットを移動させることにより、
マスクとワークの位置合わせを行うように構成したの
で、従来例に較べ装置の製作コストを低減化することが
でき、また、基準アライメント・マークの補正作業を不
要とすることができる。さらに、マスクとウエハの位置
合わせ精度の高精度化を図ることが可能となる。

【００３２】本発明の請求項６の発明においては、マス
クとワークの位置合わせ装置を、マスクおよびワークの
アライメント・マークの投影像を受像・画像処理する画
像処理手段と、基準線を発生する基準線発生手段と、画
像処理手段により受像・画像処理された投影像と、基準
線発生手段により発生された基準線とを共にモニタリン
グするモニタリング手段と、ワークの位置を移動させる
ワーク位置移動手段と、基準線発生手段が発生する基準
線の位置を移動させる基準線位置移動手段とから構成
し、ワーク位置移動手段および基準線位置移動手段によ
り、モニタリング手段でモニタリングされた基準線とマ
スクおよびワークのアライメント・マークの投影像が重
なるようにワークおよび基準線の位置を移動させ、マス
クとワークの位置合わせを行うようにしたので、請求項
５の発明と同様な効果を得ることができるとともに、請
求項５の発明のように、基準線とマスクのアライメント
・マークの投影像を重ねる際、アライメント・ユニット
の位置を移動させる必要がなく、アライメント・ユニッ
ト移動手段の構成を簡単化し、操作を容易にすることが
できる。

【００３３】

【実施例】図１は本発明の第１および第２の実施例を示
す図であり、同図は本発明のマスクとワークの位置合わ
せ方法が適用される露光装置の構成を示している。同図
において、１は露光光照射装置であり、マスクＭの表面
での照度が均一になるように露光光、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、パターンとアライメント・マーク
ＭＡが印されたマスクＭに照射する。

【００３４】露光光照射装置１は、例えば図２に示すよ
うに、内部に、光源としての高圧水銀ランプ１ａを備え
ており、高圧水銀ランプ１ａの光を楕円集光鏡１ｂで集
光し、平面反射鏡１ｃ→インテグレータレンズ１ｄ→平
面反射鏡１ｅ→コンデンサレンズ１ｆを介して、マスク
Ｍに照射する。図１に戻り、２はマスク駆動装置であ
り、マスクＭの位置をＸ方向、Ｙ方向（露光光の方向と
直交する平面上の２方向）、Ｚ方向（図１において、上
下方向）に移動させたり、回転方向に移動させる。具体
的には、マスク駆動装置２は、マスクＭを保持するマス
クステージ（図示せず）を上記のように移動させるもの
であり、マイクロメータヘッドを用いた手動制御でも、
サーボモータ等を用いた自動駆動であってもよい。

【００３５】３は投影レンズであり、マスクＭ上のパタ
ーンやアライメント・マークＭＡをマスクパターン投影
面４に投影する。３１は、投影レンズ駆動装置であり、
投影レンズ駆動装置３１は投影レンズを保持するステー
ジ（図示せず）をＺ方向に移動させるものであり、マイ
クロメータヘッドを用いた手動制御でも、サーボモータ
等を用いた自動制御であってもよい。

【００３６】５はワークステージであり、例えば、ウエ
ハ（ワーク）Ｗを真空吸着機構（図示せず）により吸着
して保持する。また、ワークステージ５はウエハＷの裏
面に印されたアライメント・マークＷＡを観察するため
の観察孔５２を有している。５１はステージ駆動装置で
あり、ステージ駆動装置５１はマスク駆動装置２と同様
にワークステージ５を移動させる機能を持っている。

【００３７】６はアライメント光照射装置であり、アラ
イメント光照射装置６はコンデンサレンズ６１、ハーフ
ミラー６２、対物レンズ７を介して、観察孔５２を通し
てウエハＷのアライメント・マークＷＡを光照射する。
図３は上記アライメント光照射装置６の構成の一例を示
す図であり、アライメント光照射装置６は内部にハロゲ
ンランプ等から構成されるランプ６ａとランプ６ａの電
源６ｂとを備えており、ランプ６ａの光は赤外線カット
フィルタ６ｃ、光ファイバガイド６ｄを介して上記コン
デンサレンズ６１に与えられる。

【００３８】なお、アライメント光照射装置６から放射
される光は特に波長を限定する必要はないが、ウエハＷ
裏面にもマスクパターンを露光する場合には、例えば、
露光波長であるｉ線、ｈ線、ｇ線を含まない非露光光を
放射させる方が望ましい。図１に戻り、８はイメージセ
ンサであり、ワークステージ５上にウエハＷが存在しな
いときは、マスクＭのアライメント・マークの投影像を
対物レンズ７、ハーフミラー６２を介して受像する。一
方、ワークステージ上にウエハＷが存在する場合には、
アライメント光照射装置６によるウエハのアライメント
・マークの投影像を対物レンズ７、ハーフミラー６２を
介して受像する。

【００３９】上記、対物レンズ７と、それに付随する光
学部品、例えば、アライメント光照射装置６、コンデン
サレンズ６１、ハーフミラー６２、イメージセンサ８等
でアライメント・ユニット７０を構成しており、アライ
メント・ユニット駆動装置７１はアライメント・ユニッ
ト７０をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる機能を持ってい
る。

【００４０】すなわち、対物レンズ７のみを移動させる
と、上記付随する光学部品が対物レンズ７の結像光路か
ら外れるため、対物レンズ７による投影像をモニタリン
グできなくなる。このため、上記のように、対物レンズ
７と、それに付随する光学部品をユニット化し、アライ
メント・ユニット駆動装置７１により移動させる。な
お、アライメント・ユニット駆動装置７１はマスク駆動
装置２と同様に手動制御であっても、自動駆動であって
もよい。

【００４１】９はモニタであり、イメージセンサ８から
の信号を受像、画像処理しモニタリングする。モニタ９
はライン発生器９１により画面上に例えば十字の基準線
を表示する。ライン発生器９１としては、ＴＶカメラや
画像処理装置の映像信号の任意の位置（ラインの位置
は、調整つまみ等にて簡単に調整できる）に電子ライン
をスーパーインポーズする機能を備えた市販の電子ライ
ン発生ユニット等を利用することができる。

【００４２】また、位置合わせを自動で行う場合は、ラ
インの位置を外部より電気信号を入力することにより調
整できるタイプのものが望ましい。なお、本実施例にお
いて、マスク駆動装置２、ステージ駆動装置５１、アラ
イメント・ユニット駆動装置７１を自動駆動する場合
は、上記マスク駆動装置２、ステージ駆動装置５１、ア
ライメント・ユニット駆動装置７１、モニタ９、およ
び、ライン発生器９１と接続された制御部（図示せず）
を設け、該制御部によりこれらを制御することが望まし
い。

【００４３】次に、図１により、本発明の第１の実施例
のアライメント手順について説明する。 （１）マスクＭを所定の位置に設置する。 （２）ウエハＷがステージ５上にない状態で、露光光照
射装置１からマスクＭに光を照射する。マスクＭのパタ
ーンおよびアライメント・マークＭＡは投影レンズ３に
よりマスクパターン投影面４に投影される。

【００４４】ここで、マスクＭまたは投影レンズ３は、
マスクパターン投影面４とウエハＷの表面が一致するよ
うに予めマスク駆動装置２または投影レンズ駆動装置３
１によって調整されている。 （３）マスクＭのアライメント・マークＭＡの像がイメ
ージセンサ８上に結像するように、アライメント・ユニ
ット駆動装置７１を用いて対物レンズ７をＸ方向または
Ｙ方向またはＺ方向に移動させる。この調整は一度行え
ば、前記マスクＭが設置されている限り行う必要はな
い。

【００４５】イメージセンサ８で受像されたマスクＭの
アライメント・マークＭＡは、モニタ９の画面にモニタ
リングされる。図４はマスクＭ上におけるアライメント
・マークＭＡ（同図ではアライメント・マークが２個の
場合が示されている）と対物レンズ７の配置、および、
モニタ９に表示される画像を示す図である。

【００４６】同図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、モ
ニタ９の画面中央にはライン発生器９１により、例えば
十字の基準線９２が設定されており、モニタ９の画面上
に上記対物レンズ７により観察された２個のアライメン
ト・マークＭＡがそれぞれ表示される。 （４）モニタ９の画面において、図４に示すように、十
字の基準線９２とマスクＭのアライメント・マークＭＡ
が重なりあうように、アライメント・ユニット駆動装置
７１によって、対物レンズ７から構成される２ヶ所以上
のアライメント・ユニット７０をＸ方向またはＹ方向に
移動させる。

【００４７】ここで、２ヶ所以上の十字の基準線のＸ方
向またはＹ方向の間隔は、対物レンズ７の間隔とほぼ等
しくなるため、十字の基準線９２とマスクＭのアライメ
ント・マークＭＡが重なり合うようにするためには、２
ヶ所以上設けられたアライメント・マークＭＡのＸ方向
またはＹ方向の間隔と、十字の基準線９２のＸ方向また
はＹ方向の間隔を一致させる必要がある。

【００４８】したがって、マスクＭのみを移動させても
２ヶ所以上に設けられたアライメント・マークＭＡの間
隔を変えることはできず、十字の基準線９２とマスクＭ
のアライメント・マークＭＡを重ね合わせることはでき
ない。このため、上記のよう２ヶ所以上のアライメント
・ユニット７０をＸ方向またはＹ方向に移動させる必要
がある。

【００４９】すなわち、図４（ａ）に示す状態から、同
図（ｂ）に示すように、一方のアライメント・ユニット
７０を移動させて一方のアライメント・マークＭＡを基
準線９２と一致させ、ついで、同図（ｃ）に示すように
他方のアライメント・ユニット７０を移動させて、他方
のアライメント・マークＭＡを基準線９２と一致させ
る。

【００５０】なお、上記のように、アライメント・ユニ
ット７０を移動させて十字の基準線９２とマスクＭのア
ライメント・マークＭＡを重ね合わせる外、次のように
することもできる。 ライン発生器９１のライン移動機能を用いて、２ヶ
所以上のモニタ９上の十字の基準線をＸ方向またはＹ方
向に移動させて十字の基準線９２とマスクＭのアライメ
ント・マークＭＡを重ね合わせる。

【００５１】上記のように基準線を移動させる場合に
は、アライメント・ユニット７０を移動させる必要がな
いので、構造的にアライメント・ユニット７０を移動さ
せにくい装置においては、この手法で十字の基準線９２
とアライメント・マークＭＡを重ね合わせすることがで
きる。 マスク駆動装置２を用いてマスクＭを移動させて一
方のアライメント・マークＭＡを基準線９２と一致さ
せ、ついで、アライメント・ユニット７０を移動させ
て、もしくは、基準線９２を移動させて、他方のアライ
メント・マークＭＡを基準線９２と一致させる。

【００５２】上記調整は、モニタ９を観察しながら手動
で行う。なお、前記したように、モニタ９やアライメン
ト・ユニット駆動装置７１またはライン発生器９１、マ
スク駆動装置２が制御器（図示せず）によって制御され
ているなら、自動制御も可能である。 （５）露光光照射装置１からマスクＭへの光の照射を停
止する。 （６）ウエハＷをワークステージ５にセットする。ウエ
ハＷの裏面あるいは両面にはアライメント・マークＷＡ
が予め印されている。なお、ここでいう裏面とはマスク
Ｍと対面しない面をいう。

【００５３】ウエハＷは、ワークステージ５に設けられ
た例えば位置決めピン等の位置合わせ手段に突き当てて
設置することにより、プリセットされる。このため、ウ
エハＷの裏面のアライメント・マークＷＡは観察孔５２
の近傍に位置する。 （７）アライメント光照射装置６より光を放射する。光
はワークステージ５の観察孔５２を通して、ウエハＷの
裏面に照射される。なお、その際、ウエハＷの裏面にも
マスクパターンを露光する場合には、アライメント光照
射装置６より、例えば露光波長であるｉ線、ｇ線、ｈ線
を含まない非露光光を放射させる方が望ましい。 （８）対物レンズ７はマスクパターン投影面４と結像関
係になっているので、ウエハＷの裏面のアライメント・
マークＷＡの像がイメージセンサ９上に結像するよう
に、ステージ駆動装置５１によりワークステージ５をＺ
方向に移動させ、マスクパターン投影面４とウエハＷ裏
面を一致させる。

【００５４】なお、このとき、ワークステージ５をＺ方
向に移動させる代わりに、アライメント・ユニット７０
をアライメント・ユニット駆動装置７１により駆動し、
対物レンズ７をＺ方向に移動させて、ウエハＷの裏面と
イメージセンサが結像関係になるようにすることもでき
る。上記のようにすれば、ワークステージ５をＺ方向に
移動させる機構を設ける必要がなくなり、装置の構成を
簡単化することができる。

【００５５】上記調整はモニタ９を観察しながら手動で
行う。また、前記したように、モニタ９やステージ駆動
装置５１が図示しない制御器により制御されているな
ら、自動調整も可能である。 （９）その後、モニタ９の画面において、十字の基準線
９２とウエハＷの裏面のアライメント・マークＷＡが重
なり合うように、ステージ駆動装置５１によりワークス
テージ５をＸ方向またはＹ方向または回転方向に移動さ
せる。

【００５６】図５はワークＷ上におけるアライメント・
マークＷＡ（同図ではアライメント・マークが２個の場
合が示されている）と対物レンズ７の配置、および、モ
ニタ９に表示される画像を示す図である。同図（ａ）
（ｂ）に示すように、モニタ９の画面中央にはライン発
生器９１により、例えば十字の基準線９２が設定されて
おり、モニタ９の画面上に上記対物レンズ７により観察
された２個のアライメント・マークＷＡがそれぞれ表示
される。

【００５７】なお、前記したように、それぞれの十字の
基準線９２はマスクＭのアライメント・マークＭＡと一
致するように調整されているため、十字の基準線９２の
間隔はワークの２個のアライメント・マークＷＡの間隔
と略一致し、モニタ９上には最初は同図（ａ）に示すよ
うに基準線９２とアライメント・マークＷＡが表示され
る。

【００５８】同図（ａ）に示す状態から、ステージ駆動
装置５１によりワークステージ５をＸ方向またはＹ方向
または回転方向に移動させることにより、同図（ｂ）に
示すように、十字の基準線９２とウエハＷの裏面のアラ
イメント・マークＷＡを重ね合わせることができる。こ
の調整はモニタ９を観察しながら手動で行う。また、前
記したように、モニタ９やステージ駆動装置５１が図示
しない制御器により制御されているなら、自動調整も可
能である。 （１０）上記した（８）においてワークステージ５をＺ
方向に移動させた場合には、マスクパターン投影面４と
ウエハＷ裏面が一致している。このため、ワークステー
ジ５をステージ駆動装置を用いて（８）で移動させた量
と同じ量だけ反対方向に移動させ、ウエハＷ表面とマス
クパターン投影面を一致させる。

【００５９】以上の手順でマスクＭとウエハＷの位置合
わせが完了する。上記のような位置合わせを行って、本
露光が終了した後、次のウエハＷを設置して位置合わせ
をする場合は、以後、対物レンズ７の位置の調整は必要
ないので、位置合わせの手順は上記（２）、（４）、
（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）を
行えばよい。

【００６０】なお、本実施例の手順（３）（８）におい
ては、マスクＭのアライメント・マークＭＡの像がイメ
ージセンサ９上に結像するように、アライメント・ユニ
ット駆動装置７１を用いて対物レンズ７の位置を調整し
ているが、イメージセンサ８を駆動するイメージセンサ
駆動装置を設けて、対物レンズ７は固定したままで、イ
メージセンサ８の位置を調整してマスクＭのアライメン
ト・マークＭＡの像をイメージセンサ８上に結像させて
もよい。

【００６１】以上のように、本実施例においては、基準
線９２とマスクＭのアライメント・マークＭＡを一致さ
せ、次に、ワークＷを所定位置に設置して、ワークＷを
Ｚ方向に移動させ、ワークＷのアライメント・マークＷ
Ａを有する面と、前記マスクＭのアライメント・マーク
ＭＡの投影面を一致させ、さらに、基準線９２とワーク
Ｗのアライメント・マークＷＡが重なるようにワークＷ
を移動させるようにしたので、次の効果を得ることがで
きる。 例えば、ワーク上の複数のアライメント・マークを
同精度で観察することができる。 基準マークユニットを使用していないので、従来例
に較べ製作コストを低減化することができる。 従来例における基準アライメント・マークの位置合わ
せ精度に起因する補正作業が不要となる。 モニタの倍率、すなわち、対物レンズの倍率を変化さ
せることにより、微細なアライメント・マークに対する
モニタ上の基準線の相対線幅も微細化できるので、マス
クとウエハの位置合わせ精度の高精度化が可能となる。

【００６２】また、上記（８）で、ワークＷをＺ方向に
移動させる代わりに、アライメント・ユニット７０をア
ライメント・ユニット駆動装置７１により駆動し、対物
レンズ７をＺ方向に移動させて、ウエハＷの裏面とイメ
ージセンサが結像関係になるようにすれば、ワークＷを
Ｚ方向に移動させる機構を新たに設ける必要がなく、装
置の構成を簡単にすることができる。

【００６３】次に、図１により本発明の第２の実施例の
アライメント手順について説明する。本実施例はマスク
駆動装置２あるいは投影レンズ駆動装置３１を用いて、
マスクパターン投影面とウエハＷの裏面を一致させる実
施例であり、その他の部分は基本的には第１の実施例と
同様である。 （１）マスクＭを所定の位置に設置する。 （２）ウエハＷがステージ５上にない状態で、露光光照
射装置１からマスクＭに光を照射する。マスクＭのパタ
ーンおよびアライメント・マークＭＡは投影レンズ３に
よりマスクパターン投影面４に投影される。

【００６４】ここで、マスクＭまたは投影レンズ３は、
マスクパターン投影面４とウエハＷの表面が一致するよ
うに予めマスク駆動装置２または投影レンズ駆動装置３
１によって調整されている。 （３）マスク駆動装置２または投影レンズ駆動装置３１
を用いて、ウエハＷの厚さと同じ量だけマスクＭまたは
投影レンズ３をＺ方向に移動させ、マスクパターン投影
面とウエハＷの裏面を一致させる。 （４）マスクＭのアライメント・マークＭＡの像がイメ
ージセンサ８上に結像するように、アライメント・ユニ
ット７１を用いて対物レンズ７をＸ方向またはＹ方向ま
たはＺ方向に移動させる。この調整は一度行えば、前記
マスクＭが設置されている限り行う必要はない。

【００６５】イメージセンサ８で受像されたマスクＭの
アライメント・マークＭＡは、モニタ９の画面にモニタ
リングされる。モニタ９の画面には、前記した図４に示
すように、ライン発生器９１により発生された十字の基
準線９２と、対物レンズ７により観察された２個のアラ
イメント・マークＭＡがそれぞれ表示される。 （５）モニタ９の画面において、図４で説明したよう
に、十字の基準線９２とマスクＭのアライメント・マー
クＭＡが重なりあうように、アライメント・ユニット駆
動装置７１によって、対物レンズ７から構成される２ヶ
所以上のアライメント・ユニット７０をＸ方向またはＹ
方向に移動させる。

【００６６】なお、上記のように、アライメント・ユニ
ット７０を移動させて十字の基準線９２とマスクＭのア
ライメント・マークＭＡを重ね合わせる外、第１の実施
例で説明したように、ライン発生器９１のライン移動
機能を用いて、２ヶ所以上のモニタ９上の十字の基準線
をＸ方向またはＹ方向に移動させて十字の基準線９２と
マスクＭのアライメント・マークＭＡを重ね合わせる、
マスク駆動装置２を用いてマスクＭを移動させて一方
のアライメント・マークＭＡを基準線９２と一致させ、
ついで、アライメント・ユニット７０を移動させて、も
しくは、基準線９２を移動させて、他方のアライメント
・マークＭＡを基準線９２と一致させる、こともでき
る。

【００６７】上記調整は、モニタ９を観察しながら手動
で行う。なお、前記したように、モニタ９やアライメン
ト・ユニット駆動装置７１またはライン発生器９１、マ
スク駆動装置２が制御器（図示せず）によって制御され
ているなら、自動制御も可能である。 （６）露光光照射装置１からマスクＭへの光の照射を停
止する。 （７）ウエハＷをワークステージ５にセットする。ウエ
ハＷの裏面あるいは両面にはアライメント・マークＷＡ
が予め印されている。なお、ここでいう裏面とはマスク
Ｍと対面しない面をいう。

【００６８】ウエハＷは、ワークステージ５に設けられ
た例えば位置決めピン等の位置合わせ手段に突き当てて
設置することにより、プリセットされる。このため、ウ
エハＷの裏面のアライメント・マークＷＡは観察孔５２
の近傍に位置する。 （８）アライメント光照射装置６より光を放射する。光
はワークステージ５の観察孔５２を通して、ウエハＷの
裏面に照射される。なお、その際、ウエハＷの裏面にも
マスクパターンを露光する場合には、アライメント光照
射装置６より、例えば露光波長であるｉ線、ｇ線、ｈ線
を含まない非露光光を放射させる方が望ましい。 （９）対物レンズ７はマスクパターン投影面４、すなわ
ち、ウエハＷの裏面と結像関係になっている。

【００６９】そこで、第１の実施例において図５で説明
したように、モニタ９の画面において、十字の基準線９
２とウエハＷの裏面のアライメント・マークＷＡが重な
り合うように、ステージ駆動装置５１によりワークステ
ージ５をＸ方向またはＹ方向または回転方向に移動させ
る。この調整はモニタ９を観察しながら手動で行う。ま
た、前記したように、モニタ９やステージ駆動装置５１
が図示しない制御器により制御されているなら、自動調
整も可能である。 （１０）マスクパターン投影面４とウエハＷ裏面が一致
しているため、マスクＭまたは投影レンズ３をマスク駆
動装置２または投影レンズ駆動装置３１を用いて、ウエ
ハＷの厚さと同じ量だけ、前記（３）で移動させた方向
と反対方向に移動させ、マスクパターン投影面４とウエ
ハＷ表面を一致させる。

【００７０】以上の手順でマスクＭとウエハＷの位置合
わせが完了する。上記のような位置合わせを行って、本
露光が終了した後、次のウエハＷを設置して位置合わせ
をする場合は、以後、対物レンズ７の位置の調整は必要
ないので、位置合わせの手順は上記（２）、（３）、
（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）を
行えばよい。

【００７１】以上のように、本実施例においては、マス
クＭあるいは投影レンズ３をＺ方向に移動させて、ワー
クＷのアライメント・マークＷＡを有する面と、マスク
Ｍのアライメント・マークＭＡの投影面を予め一致させ
ておき、基準線９２とマスクＭのアライメント・マーク
ＭＡを一致させ、次に、基準線９２とワークＷのアライ
メント・マークＷＡが重なるようにワークＷを移動させ
るようにしたので、第１の実施例と同様な効果を得るこ
とができるとともに、ワークＷをＺ方向に移動させる機
構を新たに設ける必要がなく、装置の構成を簡単にする
ことが可能となる。

【００７２】図６は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、同図は第１の実施例と同様、本発明のマスクとワー
クの位置合わせ方法が適用される露光装置の構成を示し
ており、本実施例は、光学部材を用いてワークのアライ
メント・マークを有する面とマスクのアライメント・マ
ークの投影面を一致させる実施例を示している。同図に
より本発明の第３の実施例について説明する。

【００７３】同図において、図１に示したものと同等の
機能を備えたものには同一の符号が付されており、１は
露光光照射装置、２はマスク駆動装置、３は投影レン
ズ、４はマスクパターン投影面、５はワークステージ、
５２は観察孔である。６はアライメント光照射装置、６
１はコンデンサレンズ、６２はハーフミラー、７は対物
レンズであり、対物レンズ７とそれに付随する光学部
品、例えば、アライメント光照射装置６、コンデンサレ
ンズ６１、ハーフミラー６２、イメージセンサ８等でア
ライメント・ユニット７０を構成しており、アライメン
ト・ユニット７０はアライメント・ユニット駆動装置７
１により駆動される。８はイメージセンサ、９はモニ
タ、９１はライン発生器である。

【００７４】なお、本実施例におけるステージ駆動装置
５１は、ワークステージ５の位置をＸ方向、Ｙ方向に直
線移動させたり、回転移動させるが、第１の実施例のよ
うに、ワークステージ５をＺ方向に移動させる機能は備
える必要がない。Ｌは平行平板の形状の光学部材であ
り、光学部材Ｌは同図に示すように、マスクＭのアライ
メント・マークＭＡが投影レンズ３によりマスクパター
ン投影面４に投影される光路の途中に挿入・離脱され、
その挿入位置は投影レンズ３とマスクパターン投影面４
の間である。

【００７５】そして、光学部材Ｌはその挿入時に、図７
の点線に示すように、マスクパターン投影面４における
マスクＭのアライメント・マークＭＡの投影像の位置
を、Ｚ方向に移動させる。上記のように、光学部材Ｌに
は、露光光照射装置１から放射される露光光が通過する
ため、その硝材としては、露光波長（例えば、ｉ線、ｈ
線、ｇ線）の露光光の透過率が高く、その透過率の経時
変化が少ないものが望ましい。具体的には石英ガラス、
青板ガラス、白板ガラス等が硝材として選択される。

【００７６】光学部材Ｌの厚さｄは、使用する硝材の屈
折率ｎとウエハ（ワーク）の厚さｄｗにより、以下の式
で定められる。 ｄ＝ｄｗ／｛１−（１／ｎ）｝＝｛ｎ／（ｎ−１）｝ｄ
ｗ 光学部材位置制御装置Ｌ１は、光学部材ＬをマスクＭの
アライメント・マークＭＡが投影レンズ３によりマスク
パターン投影面４に投影される光路の途中に挿入・離脱
させるものであり、挿入時、光学部材ＬをＸ方向、Ｙ方
向、Ｚ方向へ直線移動させたり、回転移動させる。

【００７７】すなわち、光学部材位置制御装置Ｌ１は光
学部材Ｌの挿入・離脱機能と挿入位置調整機能を併せ持
ち、両者の機能は独立している。そして、一旦、挿入位
置が調整されたら、光学部材Ｌの挿入・離脱を繰り返し
ても、その挿入位置は変化しない。光学部材位置制御装
置Ｌ１は、具体的には、例えば、光学部材Ｌを保持する
マスクステージ（図示せず）を前記したように移動させ
るものであり、マイクロメータヘッド等を用いた手動制
御でも、サーボモータ等を用いた自動制御であってもよ
い。

【００７８】マスク駆動装置２、ステージ駆動装置５
１、アライメント・ユニット駆動装置７１、光学部材位
置制御装置Ｌ１を自動駆動する場合は、上記マスク駆動
装置２、光学部材位置制御装置Ｌ１、ステージ駆動装置
５１、アライメント・ユニット駆動装置７１およびモニ
タ９と接続された制御部（図示せず）を設け、該制御部
によりこれらを制御することが望ましい。

【００７９】次の、本発明の第３の実施例の露光装置に
おけるアライメント手順について説明する。 （１）裏面にアライメント・マークＷＡが印されたウエ
ハＷまたは基準となるワークをワークステージ５にセッ
トし、アライメント光照射装置６により光を放射する。
ウエハＷまたは基準となるワークは、ワークステージ５
に設けられた例えば位置決めピン等の位置合わせ手段に
突き当てて設置することにより、プリセットされる。こ
のため、ウエハＷの裏面のアライメント・マークＷＡは
観察孔５２の近傍に位置する。

【００８０】光はワークステージ５の観察孔５２を通し
て、ウエハＷまたは基準となるワークの裏面に照射され
る。なお、その際、ウエハＷの裏面にもマスクパターン
を露光する場合には、アライメント光照射装置６より、
例えば露光波長であるｉ線、ｇ線、ｈ線を含まない非露
光光を放射させる方が望ましい。 （２）ウエハＷまたは基準となるワーク裏面のアライメ
ント・マークＷＡの像がイメージセンサ８上に結像する
ように、アライメント・ユニット駆動装置７１を用いて
対物レンズ７をＸ方向またはＹ方向またはＺ方向に移動
させる。イメージセンサ８で受像されたウエハＷまたは
基準となるワーク裏面のアライメント・マークＷＡは、
モニタ９の画面にモニタリングされる。

【００８１】以上の操作により、対物レンズ７１の位置
がセットされる。この調整は一度行えば、前記マスクＭ
がセットされている限り行う必要はない。なお、上記説
明では、対物レンズ７の位置を調整するため、アライメ
ント・マークＷＡを用いたが、かならずしもこれに限る
ものではなく、観察孔５２を通して観察できるその他の
適当なパターンを用いてもよい。 （３）アライメント光照射装置６からの光の放射を停止
させ、ウエハＷまたは基準となるワークをワークステー
ジ５より除去する。 （４）露光光照射装置１により露光光のマスクＭへの照
射を開始する。 （５）光学部材位置制御装置Ｌ１により、光学部材Ｌを
投影レンズ３とマスクパターン投影面の間の空間に挿入
する。光学部材Ｌは図７に示したように、その挿入時
に、マスクパターン投影面４におけるマスクＭのアライ
メント・マークＭＡの投影像の位置をＺ方向に移動させ
る。 （６）光学部材位置制御装置Ｌ１によって光学部材の挿
入位置を調整し、光学部材Ｌ挿入時にマスクＭのアライ
メント・マークＭＡの投影像の光路を遮らないようにす
る。

【００８２】なお、この調整は以後、マスクＭおよびワ
ークステージ５の位置が変わらない限り行う必要がな
い。マスクＭのアライメント・マークＭＡの像は、光学
部材Ｌの挿入により、上記（２）におけるウエハＷまた
は基準となるワーク裏面のアライメント・マークＷＡが
あった位置の近傍に投影されるので、対物レンズ７、ハ
ーフミラー６２を介してイメージセンサ８上に結像す
る。イメージセンサ８で受像されたマスクＭのアライメ
ント・マークＭＡは、モニタ９の画面にモニタリングさ
れる。なお、モニタ９の画面中央には、第１の実施例と
同様、ライン発生器９１より例えば十字の基準線９２が
設定されている。 （７）モニタ９の画面において、図４で説明したよう
に、十字の基準線９２とマスクＭのアライメント・マー
クＭＡが重なりあうように、アライメント・ユニット駆
動装置７１によって、対物レンズ７から構成される２ヶ
所以上のアライメント・ユニット７０をＸ方向またはＹ
方向に移動させる。

【００８３】なお、上記のように、アライメント・ユニ
ット７０を移動させて十字の基準線９２とマスクＭのア
ライメント・マークＭＡを重ね合わせる外、第１、第２
の実施例で説明したように、ライン発生器９１のライ
ン移動機能を用いて、２ヶ所以上のモニタ９上の十字の
基準線をＸ方向またはＹ方向に移動させて十字の基準線
９２とマスクＭのアライメント・マークＭＡを重ね合わ
せる、マスク駆動装置２を用いてマスクＭを移動させ
て一方のアライメント・マークＭＡを基準線９２と一致
させ、ついで、アライメント・ユニット７０を移動させ
て、もしくは、基準線９２を移動させて、他方のアライ
メント・マークＭＡを基準線９２と一致させる、ことも
できる。

【００８４】この調整は、モニタ９を観察しながら手動
で行う。なお、前記したように、モニタ９やアライメン
ト・ユニット駆動装置７１またはライン発生器９１、マ
スク駆動装置２が制御器（図示せず）によって制御され
ているなら、自動制御も可能である。 （８）露光光照射装置１からマスクＭへの光の照射を停
止する。 （９）光学部材Ｌを、光学部材位置制御装置Ｌ１によっ
て投影レンズ２のマスクパターン投影面４の空間から離
脱させる。 （１０）露光処理するワークであるウエハＷをワークス
テージ５の所定位置にセットする。ウエハＷは、ワーク
ステージ５に設けられた例えば位置決めピン等の位置合
わせ手段につき当てて設置することにより、プリセット
される。このため、ウエハＷの裏面のアライメント・マ
ークＷＡは観察孔５２の近傍に位置する。 （１１）アライメント光照射装置６より光を放射する。
光はワークステージ５の観察孔５２を通して、ウエハＷ
の裏面に照射される。なお、その際、ウエハＷの裏面に
もマスクパターンを露光する場合には、アライメント光
照射装置６より、例えば露光波長であるｉ線、ｈ線、ｇ
線を含まない非露光光を放射させる方が望ましい。 （１２）その後、図５に示すように、モニタ９の画面に
おいて、十字の基準線９２とウエハＷの裏面のアライメ
ント・マークＷＡが重なり合うように、ステージ駆動装
置５１によりワークステージ５をＸ方向またはＹ方向ま
たは回転方向に移動させる。

【００８５】この調整はモニタ９を観察しながら手動で
行う。また、前記したように、モニタ９やステージ駆動
装置５１が図示しない制御器により制御されているな
ら、自動調整も可能である。以上の手順でマスクＭとウ
エハＷの位置合わせが完了する。上記のような位置合わ
せを行って、本露光が終了した後、次のウエハＷを設置
して位置合わせをする場合は、以後対物レンズ７の位置
の調整、光学部材Ｌの挿入位置の調整を行う必要がない
ので、位置合わせの手順は上記（４）、（５）、
（７）、（８）、（９）、（１０）、（１１）、（１
２）を行えばよい。

【００８６】なお、本実施例の手順（２）においては、
ウエハＷまたは基準となるワーク裏面のアライメント・
マークＷＡの像がイメージセンサ８上に結像するよう
に、アライメント・ユニット駆動装置７１を用いて対物
レンズ７の位置を調整しているが、第１の実施例と同
様、イメージセンサ８を駆動するイメージセンサ駆動装
置を設けて、対物レンズ７は固定したままで、イメージ
センサ８の位置を調整してマスクＭのアライメント・マ
ークＭＡの像がイメージセンサ８上に結像させてもよ
い。

【００８７】以上のように、本実施例においては、第
１、第２の実施例と同様な効果を得ることができるとと
もに、光学部材Ｌを挿入・離脱して、マスクのアライメ
ント・マークの投影像を移動させて、ワークのアライメ
ント・マークを有する面とマスクのアライメント・マー
クの投影面を一致させているので、ステージ駆動装置５
１にワークステージ５をＺ方向に移動させる機能を設け
る必要がなく、ワークの移動機構を簡単化することがで
き、また、簡単な操作でワークのアライメント・マーク
を有する面とマスクのアライメント・マークの投影面を
一致させることができる。

【００８８】ところで、上記第３の実施例においては、
光学部材Ｌを投影レンズ３とマスクパターン投影面の間
の空間に挿入し、マスクＭのアライメント・マークＭＡ
の投影像の位置をＺ方向に移動させているが、第１の実
施例において、光学部材ＬをワークＷと対物レンズ７の
間に挿入・離脱し、光学部材Ｌにより対物レンズ７の観
察面をＺ方向に移動させることより、ウエハＷの裏面と
イメージセンサ８を結像関係とすることもできる。

【００８９】すなわち、前記した第１の実施例におい
て、手順の（３）において、光学部材Ｌを挿入してマス
クＭのアライメント・マークＭＡの像がイメージセンサ
８上に結像するように、アライメント・ユニット駆動装
置７１を用いて対物レンズ７をＸ方向またはＹ方向また
はＺ方向に移動させる。そして、（４）〜（７）の手順
を経たのち、（８）で、上記光学部材Ｌを離脱する。こ
れにより、対物レンズ７をＺ方向に移動させることな
く、ウエハＷの裏面とイメージセンサが結像関係になる
ようにすることができる。

【００９０】上記のようにすれば、ワークステージ５を
Ｚ方向に移動させたり、対物レンズを移動させる必要が
ないので、装置の構成を簡単にすることができるとと
も、操作を操作を容易にすることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、マスクのアライメント・マークの投影像と、モニタ
上の基準線とが重なるように対物レンズまたは基準線ま
たはマスクを移動させ、次に、ワークを所定位置に設置
し、ワークのアライメント・マークの投影像と上記基準
線とが重なるようにワークを移動させるようにしている
ので、次の効果を得ることができる。 ワーク上の複数のアライメント・マークを同精度で
観察することができる。 基準マークユニットを使用していないので、従来例
に較べ製作コストを低減化することができる。 従来例における基準アライメント・マークの位置合
わせ精度に起因する補正作業が不要となる。 モニタの倍率、すなわち、対物レンズの倍率を上
げ、アライメント・マークの線幅を微細化していけば、
マスクとウエハの位置合わせ精度をより高精度化するこ
とができる。

【００９２】また、ワークをＺ方向に移動させる代わり
に、対物レンズをＺ方向に移動させたり、また、光学部
材を用いてウエハの裏面とイメージセンサが結像関係に
なるようにしたり、あるいは、マスクあるいは投影レン
ズをＺ方向に移動させて、ワークのアライメント・マー
クを有する面とマスクのアライメント・マークの投影面
を一致させるようにすれば、ワークをＺ方向に移動させ
る機構を新たに設ける必要がなく、装置の構成を簡単に
することができる。

【００９３】さらに、光学部材により、マスクのアライ
メント・マークの投影像を移動させて、ワークのアライ
メント・マークを有する面とマスクのアライメント・マ
ークの投影面を一致させることにより、ワークの移動機
構を簡単化することができ、簡単な操作でワークのアラ
イメント・マークを有する面とマスクのアライメント・
マークの投影面を一致させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２の実施例を示す図である。

【図２】露光光照射装置の構成の一例を示す図である。

【図３】アライメント光照射装置６の構成の一例を示す
図である。

【図４】アライメント・マークと基準線の位置合わせ方
法を説明する図である。

【図５】アライメント・マークと基準線の位置合わせ方
法を説明する図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図７】光学部材を挿入・離脱したときの光路を説明す
る図である。

【図８】従来のマスクとワークの位置合わせ方法を説明
する図である。

【図９】他の従来のマスクとワークの位置合わせ方法を
説明する図である。

【図１０】他の従来のマスクとワークの位置合わせ方法
を説明する図である。

【図１１】基準マークユニットの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 露光光照射装置 ２ マスク駆動装置 ３ 投影レンズ ３１ 投影レンズ駆動装置 ４ マスクパターン投影面 ５ ワークステージ ５１ ステージ駆動装置 ５２ 観察孔 ６ アライメント光照射装置 ６１ コンデンサレンズ ６２ ハーフミラー ７ 対物レンズ ７０ アライメント・ユニット ７１ アライメント・ユニット駆動装置 ８ イメージセンサ ９ モニタ ９１ ライン発生器 ９２ 基準線 Ｍ マスク Ｗ ウエハ（ワーク） ＭＡ マスク上のアライメント・マーク ＷＡ ウエハ（ワーク）上のアライメン
ト・マーク Ｌ 光学部材 Ｌ１ 光学部材位置制御装置 ｄ 光学部材Ｌの厚さ ｎ 屈折率 ｄｗ ウエハ（ワーク）の厚さ １１，１２ アライメント用光源 ２２ ワーク ３１，３１ａ，３１ｂ対物レンズ系 ３２ 照明用集光レンズ ３３ ハーフミラー ３４，３５，４１ 画像処理認識手段 ３６ 第１のモニタ ３７ 第２のモニタ ３８ 反射ミラー ３９ プリズム ４２ モニタ １０４，１０５ アライメント・マーク １０６，１０７ 基準アライメント・マーク １１２ 基準マークユニット Ｍ１，Ｍ２ 基準マスク ｔ2 基準マスクＭ１とＭ２の間隙

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクのアライメント・マークの投影像
   を受像・画像処理し、基準線が表示されたモニタでモニ
   タリングし、 モニタ出力に基づいて上記基準線とマスクのアライメン
   ト・マークが重なるように、マスクのアライメント・マ
   ークの投影像、もしくは、基準線の位置を移動させ、 次に、ワークを所定位置に設置し、 ワークのアライメント・マークを有する面と、前記マス
   クのアライメント・マークの投影面を一致させ、 ワークのアライメント・マークの投影像を受像・画像処
   理してモニタによりモニタリングし、 モニタ出力に基づき基準線とワークのアライメント・マ
   ークが重なるようにワークを移動させることを特徴とす
   るマスクとワークの位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 マスクのアライメント・マークの投影像
   を受像・画像処理し、基準線が表示されたモニタでモニ
   タリングし、 モニタ出力に基づいて上記基準線とマスクのアライメン
   ト・マークが重なるように、マスクのアライメント・マ
   ークの投影像、もしくは、基準線の位置を移動させ、 次に、ワークを所定位置に設置し、 対物レンズの観察面をワークのアライメント・マークを
   有する面と一致させ、ワークのアライメント・マークの
   投影像を受像・画像処理してモニタによりモニタリング
   し、 モニタ出力に基づき基準線とワークのアライメント・マ
   ークが重なるようにワークを移動させることを特徴とす
   るマスクとワークの位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 ワークのアライメント・マークを有する
   面と、マスクのアライメント・マークの投影面を予め一
   致させ、 マスクのアライメント・マークの投影像を受像・画像処
   理し、基準線が表示されたモニタでモニタリングし、 モニタ出力に基づいて上記基準線とマスクのアライメン
   ト・マークが重なるようにマスクのアライメント・マー
   クの投影像、もしくは、基準線の位置を移動させ、 次に、ワークを所定位置に設置し、 ワークのアライメント・マークの投影像を受像・画像処
   理してモニタによりモニタリングし、 モニタ出力に基づき基準線とワークのアライメント・マ
   ークが重なるようにワークを移動させることを特徴とす
   るマスクとワークの位置合わせ方法。
4. 【請求項４】 ワークのアライメント・マークが位置す
   る面と、マスクのアライメント・マークの投影面が一致
   するように、マスクのアライメント・マークの投影像を
   予め移動させ、 マスクのアライメント・マークの投影像を受像・画像処
   理し、基準線が表示されたモニタでモニタリングし、 モニタ出力に基づいて上記基準線とマスクのアライメン
   ト・マークが重なるように、マスクのアライメント・マ
   ークの投影像、もしくは、基準線の位置を移動させ、 次に、ワークを所定位置に設置し、 ワークのアライメント・マークの投影像を受像・画像処
   理してモニタによりモニタリングし、 モニタ出力に基づき基準線とワークのアライメント・マ
   ークが重なるようにワークを移動させることを特徴とす
   るマスクとワークの位置合わせ方法。
5. 【請求項５】 マスクおよびワークのアライメント・マ
   ークの投影像を受像・画像処理する画像処理手段と、 基準線を発生する基準線発生手段と、 画像処理手段により受像・画像処理された投影像と、基
   準線発生手段により発生された基準線とを共にモニタリ
   ングするモニタリング手段と、 ワークの位置を移動させるワーク位置移動手段と、 対物レンズを備えたアライメント・ユニットの位置を移
   動させるアライメント・ユニット移動手段とを備え、 ワーク位置移動手段およびアライメント・ユニット移動
   手段により、モニタリング手段でモニタリングされた基
   準線とマスクおよびワークのアライメント・マークの投
   影像が重なるようにワークおよびアライメント・ユニッ
   トを移動させることにより、マスクとワークの位置合わ
   せを行うことを特徴とするマスクとワークの位置合わせ
   装置。
6. 【請求項６】 マスクおよびワークのアライメント・マ
   ークの投影像を受像・画像処理する画像処理手段と、 基準線を発生する基準線発生手段と、 画像処理手段により受像・画像処理された投影像と、基
   準線発生手段により発生された基準線とを共にモニタリ
   ングするモニタリング手段と、 ワークの位置を移動させるワーク位置移動手段と、 基準線発生手段が発生する基準線の位置を移動させる基
   準線位置移動手段とを備え、 ワーク位置移動手段および基準線位置移動手段により、
   モニタリング手段でモニタリングされた基準線とマスク
   およびワークのアライメント・マークの投影像が重なる
   ようにワークおよび基準線の位置を移動させることによ
   り、マスクとワークの位置合わせを行うことを特徴とす
   るマスクとワークの位置合わせ装置。