JPH0431704A - 位置検出装置 - 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） 本発明は位置検出装置に関し、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検出装置に関するもの
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を有するものが
要求されてぃる。

多くの位置合わせ装置においては、マスク及びウニ八面
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。

一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８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。このときの平面上の
集光点位置のずれ量を集光レンズ７６とレンズ８０によ
り検出面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９図は第８図に示したマスクアライメントパターン６
８ａ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か回折し、
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′とじて形成される。

従来はこのときのずれ量Δ０′を検出しマスク６８とウ
ェハ６０との位置合わせを行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） 第８図に示す位置合わせ装置においてはマスクとウェハ
の間隔ｇについて成る量の不確定量か伴い、それにより
例えば次のような問題点があった。

設計によりマスクとウェハの合致状態を集光点７８ａ、
７８ｂのどちらの位置で検出することも可能であるか、
ずれ量Δσ′がずれ量Δσと間隔ｇの両方の量に依存す
る量であるため、１つのずれ量Δσ′に対して幾組もの
ずれ量Δσと間隔ｇの組が対応してくる。この為、仮に
集光点７８ａの位置で合致状態を検出しようとする場合
、非合焦時、例えば集光点７８ｂの位置に光束が集光し
ていたとするとずれ量Δσ′の値を正確に測定したとし
ても、ずれ量Δ０が正確に決まらない。

この為、１回の位置合わせ動作ですむところ、２回、３
回と行う必要が起りスルーブツトが低下してくる。

この他、第９図においてウェハからの回折光の一番外側
の光線がウェハと４５°を成しているとすると、マスク
とウェハの間隔測定に値Δｇの誤差があったとすると、
ずれ量Δσ′にもΔｇの誤差が発生してくる。ずれ量Δ
σ′とずれ量Δσは１対１に対応しているので、ずれ量
Δσにも値Δｇの誤差が発生してくる。

例えば０．０１μｍの精度で位置合わせを行うには少な
くとも〜０．０１μｍオーダーの精度で間隔を設定する
必要があるが、従来の方法では難しく、又高精度化を図
ろうとすると装置全体が複雑化してくるという問題点が
あった。

本発明はマスク等の第１物体とウェハ等の第２物体との
相対的な位置検出を行う際に発生する誤差要因を解決し
、高精度にしかも容易に位置検出を行なうことのできる
簡易な構成の位置検出装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は第１物体と第２物体の相対的な位置すれ量を求
めると共に、双方の間隔も求め、位置ずれか所定量ある
と判断したときは所定の間隔になるまで第１物体又は第
２物体を移動させた後、更に位置ずれ量を求め、若しく
は得られた間隔の値から位置ずれ量を補正する等して第
１物体と第２物体の位置ずれ量を高精度に求めるように
している。

特に本発明では、第１物体面上と第２物体面上に各々物
理光学素子を設け、これらの物理光学素子に入射させた
光束の所定面上に生ずる所定次数の複数の回折光束の位
置と各回折光束間との間隔を検出手段により検出するこ
とにより、該第１物体と第２物体との相対的な位置検出
を行う際、該検出手段が該複数の回折光束を各々判別し
て検出することが出来る程度に該所定面上における各回
折光束間の光量（強度）が異なるように各要素を設定し
たことを特徴としている。

このように各回折光束間の光量が互いに異なるように各
要素を設定することにより、各回折光束の所定面上での
相互の位置関係を特定することがてき、複数の回折光束
を取り違えることを防止し、第１物体と第２物体との相
対的位置関係の検出を高精度に行っている。

この他本発明では、該第１物体と第２物体との相対的な
位置検出を行う際、該第１物体と第２物体の相対的なす
れ量Δと該第１物体と第２物体との間隔ｇに依存する２
つの量とずれ量Δ、間隔ｇの双方に依存しない量との組
合わせから、又はずれ量Δと間隔ｇに依存する量、間隔
ｇにのみ依存する量そしてずれ量Δと間隔ｇのどちらに
も依存しない量との組合わせからずれ量Δと間隔ｇを求
め、このときの該ずれ量Δと間隔ｇを利用して、該第１
物体と第２物体との相対的な位置検出を行ったことを特
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図の各光束の光路を模式的に展開したときの要部概略
図である。

第１．第２図においてに１は不図示の半導体レーザ又は
ＬＥＤ等からの光束であり、マスク等の第１物体１面上
の後述する物理光学素子ｚｌ。

ｚ２．ｚ３に角度θで入射している。２はウェハ等の第
２物体であり、第１物体１と間隔ｇ隔てて対向配置され
ている。Δは第１物体１と第２物体２との相対的な位置
ずれ量を示している。ｚｌ。

ｚ２．ｚ３．ｚ６は各々第１物体１面上に設けた透過型
の物理光学素子であり、光束ＩＬｌは物理光学素子ｚｌ
、ｚ２．ｚ３に各々入射している。

ｚ４．ｚ５は第２物体２面上に設けた反射型（第２図で
は透過型）の物理光学素子で、これらの物理光学素子２
１〜Ｚ６は例えば回折格子やゾーンプレート等から成っ
ている。

第６図に本実施例に係る第１物体１と第２物体２面上の
物理光学素子２１〜Ｚ６のパターン例を示す。

物理光学素子Ｚ３はレンズ作用を有しその焦点はＦｌで
焦点側１１ｆｌである。物理光学素子ｚ４は位置ずれ量
と関係なく、常に一定方向に回折光を発生するように構
成されている。！２〜ＩＬ７は各々物理光学素子からの
所定次数の回折光、４は検出手段で例えばラインセンサ
ーやエリアセンサー等のセンサで第１物体１から距離し
たけ離れた位置に配置されている。ａｌ、ａ２．ａ３は
各々物理光学素子ｚ１．ｚ２．ｚ３の光軸であり、この
うち光軸ａ１と光軸ａ２との間は距離Ｄ１、光軸ａ２と
光軸ａ３との間は距離りまたけ離れている。

点ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３はぞれぞれ回折光１４゜Ｉｌ５，１
７のセンサ４上の光束重心。このうち点Ｃ１は光軸ａ１
から距離ｙＯ離れたところの点であり、点Ｃ３は光軸ａ
３から距離ｙ１離れた位置を示している。

尚、ここで光束重心とは便宜上光束断面内に於て、断面
円各点からの位置ベクトルにその点の光量を乗算したも
のを断面全面で積分したときに、積分値が０ベクトルに
なる点を示している。

５は信号処理回路であり、センサ４からの情報により、
光束Ｊ２４．　Ｉｌ５，４２７の光束重心を求、め、又
距１１ｙ１．ｙｏ、Ｄｉ、Ｄ２等から後述する式を用い
て第１物体１と第２物体２との位置すれ量Δと間隔ｇを
求めている。６は制御回路であり、信号処理回路５から
の位置ずれ量Δと間隔ｇに関する情報に従フて第１物体
１と第２物体２との位置ずれ量Δと間隔ｇを制御してい
る。

７はステージコントローラであり、第２物体２を搭載し
ている不図示のＸＹステージを制御回路６からの指令に
従って駆動している。

本実施例では光源からの光束ρ１は第１物体１面上の物
理光学素子ｚｌ、ｚ２．ｚ３に各々入射している。この
うち物理光学素子ｚ１からは１次回折光ＩＬ２が発生す
る。該回折光１２は第２物体２面上の物理光学素子ｚ４
に入射し、光軸ａ１に対して角度θ。方向に１次回折光
Ｊ２３を発生する。回折光ｊ２３が物理光学素子ｚ６に
入射すると光軸ａ１と平行方向に１次回折光１４が発生
する。そして該回折光１４はセンサ４上の光軸ａ１から
距離ｙＯ離れた位置に結像している。

物理光学素子ｚ４は位置ずれ量Δに関係なく常に角度θ
。方向に回折光を発生するので距離ｙＯは位置ずれ量Δ
に依存しない量となっている。

本実施例において距離ｙＯの値か小さくて測定が難しい
ときはレンズ系等で拡大して行っている。光束１１から
光束Ｉ１４に至る光路で検出系Ａを構成している。

物理光学素子Ｚ３に入射した光束１１のうち物理光学素
子Ｚ３で生じた１次回折光に６は物理光学素子ｚ５に入
射する。そして位置ずれ量Δに応じて回折方向が異る１
次回折光１７が発生する。

回折光ＩＬ７は物理光学素子ｚ３を０次回折光としてそ
のまま通過する。該回折光に７はセンサ４面上の光軸ａ
３から距１１ｙｌ離れた位置に結像する。センサ４と第
１物体１との距離は一定値しなので距１１１１ｙｌの値
は間隔ｇと位置ずれ量Δに依存する量となっている。光
束ρ１．ｊ２６．　Ｉｌ７に至る光路で検出系Ｃを構成
している。

一方、物理光学素子ｚ２に入射した光束ｆｔｉは回折さ
れ、そのうち１次回折光１５は第２物体２で反射（第２
図では通過）し、光軸ａ２に添ってセンサ４に達する。

光束ｊ２５の光束重心Ｃ２は位置ずれ量Δと間隔ｇに無
関係に常に光軸ａ２上にあり、センサ４面上の他の光束
重心ＣＩ、Ｃ３の位置の基準となっている。光束１１か
ら光束１５に至る光路で検出系Ｂを構成している。

本実施例において信号処理回路５はセンサ４から読込ん
だ情報からます光束ｕ４．　Ｉｌ、５．　Ｉｌ７の光束
重心位置ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３を求めた後、点ＣＩ、Ｃ２間
の距離ｄ１、点Ｃ２，Ｃ３間の距離ｄ２を算出し、 ｙｏ＝ｃｉ　１−Ｄ　Ｉ ｙ１＝Ｄ２−ｄ２ なる関係から距離ｙＯ１ｙ１を求めている。

更に距離ｙｏ、ｙｌの値と後述する各式の関係を利用し
て位置ずれ量Δと間隔ｇを求めている。

制御回路６は信号処理回路５からの位置ずれ量Δと間隔
ｇに関する情報に従ってステージコントローラ７を駆動
させて、所定の位置へ第２物体２を移動させている。こ
れにより第１物体１と第２物体２との位置合わせを行っ
ている。

尚、本実施例において回折光は１次回折光に限らず２次
以上の高次回折光を用いても同様の効果を得ることかで
きる。

本実施例では光源、センサ等を一箇所に集合させて構成
することができる為、光プローブが小型化され、又露光
時の光プローブの移動が不要の為、スループットがより
向上する等の特長を有している。

次に本実施例において第１物体１と第２物体２との位置
ずれ量Δと間隔ｇの求め方について第２図を参照して説
明する。

第２図の検出系Ｃは光束Ｉ１１がレンズ作用の働きをす
る物理光学素子Ｚ３．Ｚ５を通り、点Ｃ３に入射する。

このとき光束Ｉ７の光束重心Ｃ３までの距離ｙ１は第１
物体１と第２物体２とのずれ量Δと間隔ｇによって決ま
る量であり、一般にｙｔ＝ｐｔ　（６，ｇ） のように表わされる。

一般に未知数が２つある場合、未知数を含む式が２つあ
れば未知数の解を求めることができる。即ち ３／１＝Ｆ１　（Δ、　ｇ　）　　　　−−−−・・−
−−−−−（１）３１０＝ＦＯ（Δ、　　ｇ　）　　　
　　　＝−−一・−−＝　（２）のような２つの関係式
が用意できれば距離ｙ１゜ｙＯを計測することにより２
つの未知数Δ、ｇを求めることができる。

特殊な場合として間隔ｇのみに依存する量をｙｏ＝Ｆｏ
　（ｇ）としたとき の関係式より未知数Δ２ｇを求めることもできる。

第２図に示す検出系Ａにおいては ｙ　Ｏ＝　ｇ　ｔａｎθ。　　　　　−−−−−−−−
−−（４）検出系Ｃにおいては となる。（４）式、（５）式を用いれば位置ずれ量Δと
間隔ｇを求めることができる。

本実施例において第１物体１と第２物体２との位置ずれ
方向が第１図の場合と反対方向の場合は、光束Ｌ７か光
束ｕ４側に移動してくる。モして位置ずれ量か多くなっ
た場合には光束１７が光束１４の反対側（図中光束Ｉ１
．４の左側）に位置するような場合が生じてくる。この
ような場合光束１４と光束２７との光量が略等しいと光
束１４と光束Ｉ７とを区別するのが難しくなり第１物体
１と第２物体２との位置ずれ量を高精度に求めるのか難
しくなってくる。

そこで本実施例では前述のように光束１５゜１７．４２
４を各々１回、２回、３回の回折作用を受けた光束とな
るようにしている。即ち物理光学素子ｚｌ、ｚ２．ｚ３
に投射する各光束Ｉ１１の光量と各物理光学素子での回
折効率が等しいとすると、センサー４に入射する際の各
光束は光束ｊ２５．　ＩＬ７．　ＩＬ４の順に光量が多
くなるようにしている。

そして本実施例ではセンサー４により各光束の光量又は
波高値（強度）を検出することにより各光束ｉ１５，１
７．ｊ２．４を判別している。即ちセンサー４面上での
データを読込んで処理する信号処理回路５において光量
の大小や、光量の大小に伴った量である波高値（強度）
の大小を検出している。

この他本実施例においては物理光学素子ｚｌ。

ｚ２．ｚ３へ投射する光束Ｉｌｌの強度を変えたり、各
物理光学素子ての回折効率を変えても同様の効果を得る
ことができる。

尚、本実施例において２つ以上の光束がセンサー４面上
で重ってしまった場合にはステージコントローラ７によ
りステージを動かして光束を分離した後に前述の処理を
行うようにしている。

次に本実施例においてセンサー４がＮ個のセグメントよ
り成るラインセンサーを用いた場合の各光束Ｉ１４．ｊ
２５．　Ｉ１７の光量の大小関係の求め方について説明
する。

まずラインセンサーの出力をＡ／Ｄ変換器でデジタル量
に変換する。Ｎ個のラインセンサー全体についてチエツ
クし、３つの光束に対する極大値を示す点Ｎｌ、Ｎ２．
Ｎ３を求める。次に点Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３で極大値を示す
光束の半値幅ｎｌ、ｎ２．ｎ３をそれぞれ求める。そし
てＮ１±ｎｌ、Ｎ２±ｎ２．Ｎ３±ｎ３の範囲について
Ａ／Ｄ変換器の出力値を加算する。この加算値は光量に
比例する量であるからこれより各光束の光量の大小の比
較が可能となる。これにより３つの光束ＩＬ４．　ＩＬ
５．ｆｆ１７のセンサー４面上の位置を検出している。

第３図は本発明の第２実施例の要部概略図であり、第２
図と同様に示している。同図において検出系Ｂ、検出系
Ｃは第１図の検出系Ｂ、検出系Ｃの場合と同様な作用を
有している。

焦点Ｆ２、焦点距離ｆ２の物理光学素子ｚ７に光束１１
が入射すると物理光学素子ｚ７からは１次回折光１８が
発生する。該回折光Ｌ８は物理光学素子ｚ８に入射し、
位置ずれ量Δに応じて回折方向が具なる１次回折光２９
を発生する。該回折光１９は光軸から距離ｙ２の位置に
結像する。このときの距離ｙ２の値は位置ずれ量Δと間
隔ｇに依存している。光束Ｊ２１．１８、そして光束１
９に至る光路で検出系りを構成してる。

本実施例では位置ずれ量Δと間隔ｇに関する２つの関係
式 より位置ずれ量Δと間隔ｇを求めている。

検出系Ｃ，Ｄは式ｙ１＝Ｆ１　（Δ、ｇ）、ｙ２＝Ｆ２
（Δ、ｇ）のいずれかに相当し、検出系Ｂは基準位置Ｃ
２を発生している。

光束１６の０次回折光１１０の光束重心は第２物体２の
位置がずれていても光軸ａ３と一致するので検出系Ｂの
代わりに使用することができ、そのときは点Ｃ５が基準
位置となる。

点Ｃ２を基準位置としたときは第３図よりｙ１＝ｄ３−
Ｄ３ ｙ２＝ｄ４−Ｄ４ の関係式より距離ｙ１．ｙ：ｚを求めている。

尚、本実施例において検出系りに右いては距離ｙ２を Δ：　Ｖ２−　（ｆ２十ｇ）　：　（ｆ２　＋　ｇ　＋
　Ｌ　＋　ｇ）より求めている。

本実施例において位置ずれ量の単位変化量に対する光束
ＩＬ７．ｆｉ９のセンサー４面上における移動量か大き
い場合や位置ずれ量の測定レンジが大きい場合に第１実
施例と同様に位置ずれ方向か反対方向になると光束Ｉ１
７と光束ρ９が交差し、位置関係か入れ代わり逆になる
場合か発生してくる。光束Ｉ１７と光束ｆｆ１９の光量
が等しいと光束１７と光束Ｉ１９の判別が出来なくなっ
てくる。そこで第１実施例と同様に光束１７と光束２９
の光量（強度）がセンサー４面上で互いに異なるように
している。

このときの各光束１７．λ９の光量に差を付ける具体的
な方法としては、例えば光束別に異った光源を使用する
方法や物理光学素子ｚ５．ｚ８の面積が互いに異なるよ
うにして回折光束の光量を変える方法やフィルターで光
束の一部を減少する方法等が適用可能である。

第４図は本発明の第３実施例の要部概略図である。本実
施例では光束１１が角度θで第１物体１に入射している
が主要な動作は第３図に示す第２実施例と同様である。

第４図においては第３図の検出系Ｃ，Ｄに関する光路を
示している。

本実施例において第３図の実施例との主な相異点は基準
位置として点Ｃ５に入射する光束Ｉ１．１０の光束重心
を検出していることである。点Ｃ５を検出することによ
り、第１物体１と第２物体２との位置ず−れ量が零にな
る合致時は光束重心Ｃ３とＣ５とか一致してくる。この
為物理光学素子ｚ３．ｚ７の光軸と物理光学素子ｚ５．
ｚ８の光軸とを予めδ１．δ２だけずらしておき合致の
ときに重ならないようにしている。

従って第１物体１と第２物体２とがΔだけずれている場
合には（６）式のΔを各々 Δ１＝Δ＋δ１ Δ２＝Δ＋δ２ のように置き換えれば良い。

第７図に本実施例に係る第１物体１と第２物体２面上の
物理光学素子ｚ３．ｚ７．ｚ５．ｚ８のパターン例を示
す。同図においてδ１は物理光学素子ｚ３と２５との光
軸のずれ量、δ２は物理光学素子ｚ７とｚ８の光軸のず
れ量を示している。

本実施例では物理光学素子ｚ５と２８の面積に差を付け
て光束１７と光束ｆ１９との光量が互いに異なるように
している。物理光学素子ｚ８の面積を物理光学素子ｚ５
の面積に比べて小さくすると物理光学素子ｚ８からの回
折光束の光量が減少する為、光束１９の光量は光束ＩＬ
７に比べて少なくなる。この結果、光束Ｉ１．７と光束
ん９との判別が容易になってくる。この他本実施例にお
いて光束１９の光量を変える方法としては物理光学素子
ｚ７の面積を変える方法も適用可能である。

第５図は本発明の第４実施例の要部概略図であり軍２図
と同様に示している。

本実施例では第１物体１面上の物理光学素子に偏心を与
えている。この為、合焦時でも第１物体１と第２物体２
面上の物理光学素子の光軸はずれ（ずれＩ；δ）でいる
。

従って第４図の実施例と同様、第１．第２物体かΔたけ
ずれている場合には（１）　、　（２）式のずれ量Δは δ３　＝Δ＋　δ　３ δ４　＝Δ＋　δ４ となる。

本実施例において光束Ｌ１が物理光学素子ｚ９．ｚｌｏ
に入射すると１次回折光１１２゜Ｊ２１４が発生する。

又光束１１２．ＩＬ１４が物理光学素子ｚｌｌ、ｚ１２
に入射すると１次回折光１１３、ｊ！１５が発生し、光
軸ａ５．ａ６から距離ｙ３．ｙ４の位置に結像する。

本実施例では検出系Ｅにおいては δ３　：　ｙ３＝ｘ　：　（ｘ＋Ｌ＋ｇ）δ３　：　ｅ
３＝ｘ　：　（ｆ３＋ｇ−ｘ）となる。又検出系Ｆにお
いては となる。

尚、検出系Ｂの光束重心Ｃ２は第２図の検出系Ｂと同様
で他の位置の基準となっている。検出系Ｂの光軸は他の
実施例のように他の２つの検出系の光軸の中間に位置し
ている必要はなく、とこにあっても良い。

本実施例においては距離！／３．３／４はｙ３＝ｄ５−
Ｄ５ ｙ４＝　（Ｄ５＋Ｄ６）−δ６ 式より求めることができる。

本実施例において光束ｉ５は位置ずれ検出の際の基準と
なり、その光束重心Ｃ２の位置は殆ど移動しないので、
該光束重心Ｃ２を光束Ｊ２１３と光束ｆ１１５の動きか
ら外れたセンサーの隅に置いても良い。この場合は光束
ｌ１１３と光束４２１５との間にのみ光量の差があれば
各光束位置を判別して検出することができる。

（発明の効果） 本発明によれば第１物体と第２物体との位置ずれ量Δと
第１物体と第２物体との間隔ｇを求めることにより、合
致状態を誤認することがなく、高精度な位置合わせが出
来しかもスルーブツトの高い位置検出装置を達成するこ
とができる。例えば本発明の位置検出装置における検出
系Ｂと検出系Ｃで位置合わせする場合、前述の諸室数が
ｇ＝３０μｍ、ｆｌ＝１００μｍ、Ｌ＝１８０００μｍ
、ｙｌ＝３００μｍの時、間隔ｇに０．３μｍの誤差が
あると、位置ずれ量Δにはｏ、ｏｏｓμｍの誤差が生ず
る。従フて０．０１μｍの精度で位置合わせしようとす
るときは間隔ｇの誤差を０．３μｍｆｉ度以下にする必
要がある。

従フて第１物体と第２物体との間隔ｇの値が一定の値で
あることを前提に位置ずれ量Δを検出する方法では間隔
合わせに精度と時間が要求される。

これに対して本発明によれば位置ずれ量Δを間隔ｇの値
を考慮せずに求めることができるので、間隔ｇの設定誤
差がなくなり、又間隔合わせに要する時間も短縮されて
スルーブツトを向上させることができる。

そして複数の回折光束間に所定の光量差を付与すること
により、各光束相互の位置関係の特定を容易にし、高精
度な位置ずれ量の検出を可能としている。

又、本発明においては物理光学素子を位置ずれ量Δと間
隔ｇの両方の検出に共用するようにし、これにより光束
や物理光学素子の数を減少させ、検出系の簡素化及び装
置全体の小型化を図っている。

この他、距離ｙｔ、ｙ２等のセンサ上の値を２つの値の
差として得、これにより第２物体２がアライメント方向
に傾いたために生ずる誤差を相殺し、より正確な位置合
わせな可能としている。

【図面の簡単な説明】

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図の各光束の光路を模式的に展開したときの要部概略
図、第３図〜第５図は順に本発明の第２〜第４実施例の
要部概略図、第６図は第１図における第１物体１と第２
物体２面上に設けた物理光学素子の説明図、第７図は第
４図における第１物体１と第２物体２面上に設けた物理
光学素子の説明図、第８図、第９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、４はセンサ、５は
信号処理回路、６は制御回路、７はステージコントロー
ラ、ＬＬｌ〜Ｉｔ１５は光束、ｚ１〜ｚ１２は物理光学
素子、ａ１〜ａ８は物理光学素子の光軸、Δ、Δ１〜Δ
４は位置ずれ量、ｇは間隔である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１物体面上と第２物体面上に各々物理光学素子
   を設け、これらの物理光学素子に入射させた光束の所定
   面上に生ずる所定次数の複数の回折光束の位置と各回折
   光束間との間隔を検出手段により検出することにより該
   第１物体と第２物体との相対的な位置検出を行う際、該
   検出手段が該複数の回折光束を各々判別して検出するこ
   とができる程度に該所定面上における各回折光束間の光
   量が異なるように各要素を設定したことを特徴とする位
   置検出装置。
2. （２）前記複数の回折光束は前記物理光学素子で全体と
   して１回の回折作用を受けた光束、２回の回折作用を受
   けた光束、そして３回の回折作用を受けた光束の３つの
   光束であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装
   置。
3. （３）前記複数の回折光束の光量を該光束が回折作用を
   受ける物理光学素子の面積を調整して互いに異ならしめ
   ていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。