JPS60206025A - 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】 （発明の分野） 本発明は、位置検出装置、特に半導体焼付は装置におい
て、マスク（又はレチクル）の半導体集積回路パターン
をウェハ上に焼付ける前の工程としてマスクとウェハを
正確に位置合せするために、マスクとウェハ上にそれぞ
れ予め形成された位置合せ用マーク（以下、それぞれマ
スクアライメントマーク、ウェハアライメントマークと
いう）の位置を高精度で検出する位置検出装置に関する
。

（発明の背景） 従来、半導体焼付は装置等において、マスクとウェハの
位置合わせを行なうために、マスクアライメントマーク
及びウェハアライメントマークをレーザ光により光走査
し、両者の位置を検出する方法が広く行なわれている。

これらの方法の１つは予め粗位置合わせされたマスク及
びウェハ上を光走査し、両者のアライメントマークから
得られる散乱光を光検知器で時系列的に取り出し、該マ
ークの位置情報が光検出器の時間情報に変換される。

しかしながら、この場合、ウェハーアライメントマーク
から得られる散乱光はウェハー上に塗布されたフォトレ
ジスト層の影響をうけ、位置検出精度の低下を招くと言
う欠点があった。

フォトレジスト層による位置検出精度の低下の主な原因
は、フォトレジスト層のいわゆるプリズム作用によるも
ので、この欠点を除去する方法として、透光層に覆われ
た物体上のパターンの凹凸に対応してパターンの縁によ
るそれぞれ一方向のみの回折光を検出し、検出した各信
号を合成してパターン検出信号を形成する方法が本出願
人による特願昭５８−１５９６５２号で提案されている
。

また、この特願昭５８−１５９６５２号で提案された方
法を実現する信号制御回路は本件出願人にＪ：る昭和５
９年３月８日付けの出願で提案され゛ている。

しかしながら、上記昭和５９年３月８日付けの出願の信
号制御回路においては、上記各一方向のみの回折光を検
出する複数個の受光部の出力信号をウェハからの光信号
に基づいて選択していた。

このウェハからの光信号すなわちこの信号を光電変換し
て得られるウェハ信号は、振幅変動が大きく、位置が不
定である等、不安定であり、検出閾値としてのスライス
レベルの決定が困難である。

このため、この信号制御回路においては、時にウェハか
らの信号を取りこぼして、受光部の選択すなわちチャン
ネルセレクト誤りを生じ、ウェハアライメントマークの
位置を正確に検出ができない場合があるという不都合が
あった。

（発明の目的及び概要） 本発明は、上記従来例における問題点に鑑みてなされた
もので、特に上記昭和５９年３月８日付けの出願の信号
制御方式を改良し、ウェハからの光信号よりも安定なマ
スクからの光信号を基準としてチャンネルセレクトを行
なうという構想に基づき、より正確な信号制御を行うと
共に高速・高精度の位置検出装置を提供することを目的
とする。

（実施例の説明） 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）は、マスクパターンを縮小投影光学系を介
してウェハ上に焼付ける装置、いわゆるステッパの主要
構成を示している。

図中、１は集積回路パターン及びアラインメントマーク
を具えたマスクであり、マスク・ステージ２４に保持さ
れている。３は縮小投影レンズ、４は感光層を具えるウ
ェハでアラインメントマーク具えるものとする。５はウ
ェハ・ステージであり、ウェハ４を保持するものである
。マスク・ステージ２４及びウェハ・ステージ５は、平
面内（Ｙ方向、Ｙ方向）並びに回転方向（θ方向）に移
動可能なものである。

そして例えば、ウェハ・ステージ５をＸＹ方向に送って
ステップ・アンド・リピート運動を行ない、マスク・ス
テージ２４をＸＹθ方向に移動してマスク１を装置に対
して初期セットし、更にマスク・ステージ２４をＸＹ方
向に移動すると共にウェハ・ステージ５をθ方向に移動
してマスク１とウェハ４のアラインメントを行なう。但
し、ＸＹＯともマスク・ステージを動かしてアラインメ
ントしても良いし、逆にウェハ・ステージのみを動かし
てアラインメントしても良い。

また２０と２０′　はマスク１のアラインメントマーク
、２１と２１′　はウェハ４のアラインメントマークで
ある。図ではウェハ４のアラインメントマークを便宜上
、１組描いているが、実際には露光されるショツト数と
同じ数の組が配されているものとする。

なお、マスク１上のアラインメントマークとウェハ４上
のアラインメントマークは、等倍投影系以外の系を介在
させた時には投影もしくは逆投影しても両方のアライン
メントマークの寸法関係が狂わない様に、アラインメン
トマークの寸法を変えておくものとし、ここではマスク
のアラインメントマークの寸法でウェハのアラインメン
トマークの寸法を除算すると縮小倍率になる様に設定す
る。

２８は回転軸２９を中心として回転する回転多面鏡（ポ
リゴン・ミラー）である。レーザ光源２２から射出した
レーザ光線はレンズ２３により回転多面鏡２８上の面の
一点３１へ集束する。

レンズ３２．３３．３４は光線中継用のレンズ、３５は
三角柱プリズムであって、三角柱プリズム３５の頂点は
光軸上に一致するからレーザ光線の一回の走査はその前
半と後半で左右に分けられる。３９は、図面内方向のレ
ーザ光走査を図面に垂直方向の走査に変換するためのプ
リズムブロックで、例えば第１図（Ｂ）の様な形状に構
成する。

６０は、第１の光電検出系（６１，６２，６３）を形成
するビームスプリッタで、６１はレンズ、６２は空間フ
ィルタ、６３は光検出器である。また、４２は第２の光
電検出系（４３，４４，４５，４７）を形成する半透偏
光ビームスプリッタで、４３はミラー、４４はレンズ、
４５は空間フィルタであり、４７は光検出器である。

４８、４９．５０．５１は全反射ミラー、５２はプリズ
ム、５３はｆ−θ対物レンズである。

また、５７はコンデンサーレンズ、５８は同期信号検出
用の光検出器で、半透明偏光ビームスプリッタ４２へ入
射したレーザ光の一部はコンデンサーレンズ５７で集光
されて光検出器５８へ入射する。従って光検出器５８は
レーザ光の走査始点と終点を検出するのに役立つ。

６４は、投影レンズ３中に設けられた４分の１波長板で
あり、レーザ光源２２に直線偏光型のものを用いれば、
ウェハ面からの反射光は２度、４分の１波長板６４を通
過し、その偏向面は９０度回転する。

一方、マスク１で反射した光の偏向方向は変らないから
、４分の１波長板６４と偏向ビームスプリッタ４２．６
０を組み合わせることにより、マスクからの直接反射光
は、ビームスプリッタ６０、レンズ６１、空間フィルタ
６２及び光検出器６３で構成される第１の光電検出系（
以下、マスク信号検出系と呼ぶ）に、ウェハからの反射
光は、半透偏光ビームスプリッタ４２、ミラー４３、レ
ンズ４４、空間フィルタ４５及び光検出器４７で構成さ
れる第２の光電検出系（以下、ウェハ信号検出系と呼ぶ
）に入射する。

なお、図かられかる様に、信号検出系は全く対称な左右
の系からなっており、オペレータ側を紙面の手前側とす
るとダッシュで示した系は右、ダッシュなしの系は左の
信号検出系と呼ぶことにし、同じ部材には同一番号にダ
ッシュを付けている。

中継レンズ３２．３３．３４は回転多面鏡２８からの振
れ原点を対物レンズ５３の絞り位置５５の中の１ｌｉ５
６に形成する。従ってシート状又はスポット状のレーザ
光は回転多面鏡２８の回転によりマスク及びウェハ上を
走査する。

第２図は、第１図４５．４５’で示したフィルターノ平
面図テ、図中、４５Ａ、　４５Ｂ、　４５Ｇ、　４５Ｄ
ハ透明部であり、その他、黒色で塗りつぶした部分は遮
光部である。透明部４５Ａ、　４５Ｂ、　４５Ｃ，４５
Ｄハ夫々９０度間隔で配置されており、その配置方向は
、後述する様にアライメント・マークの段差方向と対応
している。

第３図（Ａ）は、第１図４７．４７’で示した光検知器
の平面図であり、光検出器４７．４７’　は、互に独立
しり受光要素４７Ａ、　４７Ｂ、　４７Ｃ，４７Ｄかう
形成されている。

受光要素４７Ａ、　４７Ｂ、　４７Ｇ、　４７ＤＧｉｌ
ｋ、チャンネルストッパー４７８により互に電気的に分
離されており、各々独立に光電流を検出することができ
る。

受光要素４７Ａ、　４７８．４７Ｇ、　４７Ｄは同一チ
ップ上に形成されており、透光部を有する金属パッケー
ジ（不図示）に封入されている。

第２図のフィルターと、第３図（Ａ）の光検知器の相対
的な位置関係は、光検知器のチャンネルストッパー４７
８が、フィルターの透明部４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ，４
５Ｄに対して４５度の角度をなす様に配置される。即ち
、透明部４５Ａを通過した光は４７Ａに、４５Ｂ　ハ４
７Ｂ　ニ、４５Ｃハ４７ｃニ、４５Ｄハ４７Ｄｋ：入射
する様になっている。

第３図（Ｂ）は、光検知器４１の受光部をフィルターの
透明部のパターンと同一にしたもので、受３１［１７Ａ
″、　４７Ｂ”　、　４７Ｃ”　、　４７Ｄ″ｉＸ外）
光は検知されないから、光検知器がフィルターの役目も
することになる。この場合、フィルター４５は不要にな
り、第１図においてレンズ４４の後に、光検知器４７を
配置すればよい。

第４図（Ａ）は、ウェハ面上に形成されたウェハアライ
メントマークとこのウェハ面上に縮小投影レンズを介し
て投影されたマスクアラインメントマークの平面図であ
り、図ではウェハ面上で右側のアラインメントマーク（
左検出系）即ち、第１図２１に示したウェハアラインメ
ントマーク及び２０で示したマスクアラインメントマー
クのみを示しである。

マスクアラインメントマーク２０は直交するバー７５と
７６からなる。一方、ウェハアラインメントマーク２１
は、第４図（Ａ）で示す様に直交関係の平行バー７１．
７２及び７３．７４から成っている。このアラインメン
トマークに対してレーザ光は図中７０で示した方向に光
走査を行う。

レーザ光がウェハアラインメントマークを光走査すると
、段差７１．７２．７３．７４での回折光は、段差の線
に対して垂直方向、即ち、７１Ａと７１０，７２Ａと７
２Ｑ、７３［３と７３［＋及び７４Ｂと７４Ｄの方向へ
進む。

そして、ウェハアラインメントマークがウェハ表面から
突出している（以後、ノコシ・パターンという）か、窪
んでいる（ヌキ・パターンという）かによって、レジス
ト表面の傾きが異なるから、段差近傍で反射し、レジス
ト層で屈折された透過反射光の方向は異なる。

第４図（Ｂ）はヌキ・パターンで、第４図（Ｃ）はノコ
シ・パターンでアラインメント・マークを作成した場合
のウェハ断面の模式図である。

第４図（Ｂ）で示した様に段差部７１における回折光は
７１Ａと７１Ｃの互に反対方向の光があるが、７１Ａの
方向の反射光には、エツジでの回折光及びレジスト表面
での反射光のほかに、段差の低いパターン部からのレジ
ストのプリズム効果による反射光からなっている。

この様子を第４図（Ｄ）の段差部での拡大断面図にて説
明する。図中８１はウェハ基板、８２はウェハ基板８１
上に塗布されたフォトレジスト層である。

段差部１１における反射光は、エツジ部での回折光７１
Ａ−１，７１Ｇ−１のほかに、レジスト表面での反射光
７１Ａ−２，７１Ｃ−２，７２Ｇ−２がある。

このうち、レジスト表面での反射光は極めて弱く約４％
前後である。

一方、レジストのプリズム効果による反射光は、レジス
ト層８２に入射屈折後、ウェハ表面で反射し、再びレジ
スト層から空気層へ屈折して出射する光、７１Ａ−３で
ある。この７１Ａ−３の屈折反射光は、アラインメント
マークの段差部近傍の光であり、この光が光検知器に入
射するこ“とにより、段差部の検知精度が低下する。特
に、ウェハ表面がアルミ等の場合には、反射率が高いた
め、屈折反射光の影響で位置合せ精度が悪くなる傾向が
ある。

従って、段差部７１における反射光を検知する場合、γ
１Ａ方向の光を検知せず、７１Ｃ方向の光のみを検知す
れば、レジストのプリズム効果による光７１Ａ　−３は
光検知器に入射せず、位置検出精度は向上する。

段差７２においては、逆に７２Ｇ方向の光にプリズム効
果による反射光が含まれているため、７２Ａ方向の光の
みを検出する方がよい。

従って、第４図（Ａ）のレーザ光７０が左から右方向へ
走査する際、第４図（Ｂ）のヌキ・パターンの場合は、
７１Ｃ，７２Ａ、　７３８．７４０方向の光を、また第
４図（Ｃ）のノコシ・パターンの場合は７１Ａ、　７２
Ｇ、　７３Ｄ、　７４Ｂの光を順次検出すればよい。

これらの方向の光はフィルタ４５面の透光部（第２図）
に夫々、次のように対応している。

７１Ａ、　７２Ａの光　・・・・・・　透光部４５Ａ７
１Ｇ、　７２Ｃの光　・・・・・・　透光部４５Ｃ７１
８、７２Ｂの光　・・・・・・　透光部４５Ｂ７１Ｄ、
　７２Ｄの光　・・・・・・　透光部４５Ｄ−従って、
第４図（Ｂ）のパターンを図中、左から右へ光走査する
場合、フィルタの透光部の選択方法は、４５０．４５Ａ
、　４５Ｂ、　４５Ｄの順に、また、第４図（Ｃ）のパ
ターンの場合には、４５Ａ、４５Ｇ。

４５Ｄ、４５Ｂの順に選択すればよい。

第１図を参照して、マスク１からの直接反射光は、ビー
ムスプリッタ６０で反射し、レンズ６１で空間フィルタ
６２上に焦点を結ぶ。空間フィルタ６２もフィルタ４５
と同様に中心部が閉塞するとともに周辺部の適当な位置
に透光部が設けられており、これにより、マスク１から
の直接反射光分のうち、マスクアライメントマークの縁
からの回折光のみを透過して光検知器６３に出射する。

なお、光検知器６３は１つの受光要素を有するものでよ
い。

第５図は、上に述べた光選択を行い、位置計測をする本
発明のアライメントマーク検知回路のブロック図である
。

第５図において４７．４７’　、６３．６３’　は、夫
々、第１図において同一番号で示したウェハー信号検出
系の左及び右の光検知器、マスク信号検出系の左及び右
の光検知器である。また、５８．５８’　は左検出系及
び右検出系の同期信号検知器である。

光検知器４１及び４７′　は、第３図（Ａ）に示した様
に、夫々４７Ａ、　４７Ｂ、　４７Ｃ，４７Ｄ及び４７
Ａ’。

４７Ｂ’　、　４７Ｃ’　、　４７Ｄ’　の４つの受光
要素から成り立っている。

これらの受光要素からの光電流は、夫々アンプ１０１Ａ
　、１０１Ｂ　、１０１Ｇ　、１０１Ｄ及び１０１Ａ’
　。

１０１Ｂ’　、１０１Ｇ’　、１０１Ｄ’　に入力され
、夫々のアンプで、電流電圧変換及び増巾される。また
マスク信号検出系の光検知器６３．６３’の光電流出力
は夫々アンプ１２１．　１２１’で増１］される。

これらのアンプの出力信号Ｓ　ｌ０ＩＡ、　Ｓ　１０１
Ｂ。

Ｓ　１０１Ｃ，Ｓ　１０１Ｄ、　Ｓ　１０１Ａ’　、　
８１０１Ｂ’　。

８１０１Ｇ’　、　Ｓ　１０１Ｄ’　、Ｓ　１２１．　
Ｓ　１２１’及び同期信号検知器５８．５８の出力信号
８５８．８５８’　としては左検出系のアライメントマ
ーク、７１．７５゜７２、７３．７６、７４及び右検出
系のアライメント・マーク、７１’　、　７５’　、　
７２’　、　７３’　、　７６’　、　７４’を光走査
した時に、第６図に示す波形が時系列的に得られる。

アンプ群１０１の出力信号は、信号合成・選択回路１０
２へ入力される。

信号合成・選択回路１０２は、同期信号検出回路１００
の出力信号（ＳＹＮＣＬ）及びセレクト信号発生回路１
０３の出力信号（ＳＥＬ）により、制御される。

第７図は信号合成・選択回路１０２の詳細なブロック図
である。第７図において、左検出系のアライメント信号
Ｓ　１０１Ａ、　Ｓ　１０１Ｂ、　Ｓ　１０１Ｃ。

５１０１Ｄは、夫々直接、アナログデータセレクタ６０
４に入力信号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄとして入力される。

一方、信号Ｓ　ｌ０ＩＡと信号８　１０１Ｇのアナログ
加算を行う加算器６０１、信号Ｓ　１０１Ｂと信号５１
０１Ｄのアナログ加算を行う加算器６０２、及び信号Ｓ
　１０１Ａ、　８１０１Ｂ、　Ｓ　ｌ０ＩＣ，Ｓ　ｌ０
１Ｄのアナログ加算を行う加算器６０３で信号の合成が
行われ（夫々、記号Ａ＋Ｃ，Ｂ＋Ｄ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
、データセレクタ６０４に入力される。データセレクタ
　６０４は７人力１選択のセレクタでセレクト信号発生
回路１０３からの３ビツトのセレクト信号ＳＥＬにて制
御される。データセレクタ６０４の出力Ｙはアナログス
イッチ６０５の一方の入力端子に接続されている。

一方、右検出系の信号も、左検出系の信号と同様に処理
される（右検出系は図中、対応する左検出系の記号にダ
ッシュをつけて表わしである）。

右検出系のデータセレクタ６０４′の出力信号Ｙ′はア
ナログスイッチ６０５の他方の入力端子に接続されてい
る。アナログスイッチ６０５は同期信号検出回路１００
から出力される左検出系の同期信号（ＳＹＮＣＬ）にて
制御される。即ち左検出系の同期信号（ＳＹＮＣＬ）が
アクティブの時にアナログスイッチはデータセレクタ　
６０４の出力Ｙをその他の時はデータセレクタ６０４′
　の出力Ｙ′を選択する。

アナログスイッチ６０４にて左検出系と右検出系の信号
の一方が選択された後、アライメント信号５ｉＧＷ信号
として第５図１０４で示される電圧比較回路へ入力され
る。

再び第５図に戻り説明すると、電圧比較回路１０４は、
信号合成・選択回路の出力信号ＳｉＧとスライスレベル
発生回路１０５の出力電圧５ＬＣＷを比較する回路であ
る。

スライスレベル発生回路１０５は、マイクロプロセッサ
１０６から与えられるデジタルデータをデジタル・アナ
ログ変換し、アライメント信号５ｉＧＷのスライス電圧
５ＬＣＷを発生するものである。

電圧比較回路１０４は、アライメント信号５ｉＧＷとス
ライス電圧５ＬＣＷの電圧比較を行ない、アライメント
信号５ｉＧＷを二値化するものである。

一方、マスク信号検出系のアンプ１２１．　１２１’の
出力信号Ｓ　１２１．　Ｓ　１２１’は、選択回路１２
２に入力される。選択回路１２２は、第７図６０５で示
したアナログスイッチと同等の回路で構成されてＪ３す
、同期信号Ｓ　Ｙ　Ｎ’　Ｃ’Ｌによって、左検出系の
走査時には、信号５１２１を、右検出系の走査時には信
号３　１２１’　を選択し、マスク信号ＳｉＧＭを出力
する。

マスク信号ＳｉＧＭは、電圧比較回路１２３に入力され
、スライスレベル発生回路１２４から出力される出力電
圧ＳＬＣＭと比較される。電圧比較回路１２３、スライ
スレベル発生回路１２４は、夫々、ウェハ系の電圧比較
回路１０４、スライスレベル発生回路１０５と同様の機
能を有するもので、マスク検出系のアライメント信号Ｓ
ｉＧＭを二値化するものである。

第８図は、電圧比較回路１０４．　１２３の動作を説明
する図である。

第８図（Ａ）はウェハ信号検出系の信号５ｉＧＷとスラ
イスレベル５ＬＣＷを示す図で、アライメント信号Ｓ　
ｉ　ＧＷの８７１．　Ｓ７５．　Ｓ７２．・・・は夫々
、第６図のマーク７１．７５．７２．・・・を走査した
特待られる信号である。

第８図（Ｂ）は、電圧比較回路１０４の出力信号ＰＬＳ
Ｗであり、第８図（Ａ）の信号Ｓ　ｉ　ＧＷをスライス
電圧５ＬＣＷで二値化した信号である。

同様に第８図（Ｃ）は、マスク信号検出系の信＠Ｓ　ｉ
　ＧＭとスライスレベルＳＬＣＭを示す図、第８図（Ｄ
）は電圧比較回路１２３の出力信号ＰＬＳＭである。

再び第５図に戻って説明すると、電圧比較回路１０４、
　１２３の出力信号ＰＬＳＷ、ＰＬＳＭは選択回路１２
５に入力される。

選択回路１２５は、入力信号ＰＬＳＷ、ＰＬＳＭからウ
ェハのアライメントマーク走査時には、ＰＬＳＷ信号を
、マスクのアライメントマーク走査時には、ＰＬＳＭ信
号を選択し、第８図（、Ｅ）で示すＰＬＳ信号を出力す
るものである。即ち、左検出系の同期信号５ＹＮＣＬが
発生後、まず、ウェハ信号検出系の信号ｐ７１、次にマ
スク信号検出系の信号ｐ　７５Ｍ　、次にまたウェハ信
号検出系の信号Ｐ７２と順次選択するものである。

このパルス信号ＰＬＳは第５図１０７で示されたパルス
間隔測定回路に入力される。パルス間隔測定回路１０７
は、同期信号検出回路から出力される左検出系の同期信
号５ＹＮＣＬ　（第８図（Ｆ））を基点とし、パルス信
号ＰＬＳの間隔を内部に持った基準クロックで計数する
。

すなわち、このパルス間隔測定回路１０７は、再び第８
図にて説明すると、同期信号５ＹＮＣＬ（第８図（Ｆ）
）からアライメントマーク信号Ｓ７１、８７５Ｍ、　Ｓ
７２．　・（第８図（Ａ　）　、（Ｃ）　）の立上り、
及び立下り時間Ｔ　７１Ｒ、Ｔ　７１　Ｆ　、　Ｔ　７
５Ｒ，Ｔ７５Ｆ、Ｔ７２Ｒ，Ｔ７２Ｆ、・・・（第８図
（１ヨ））を計測するものである。そして、パルス信号
ＰＬＳが入力する度に、内部に設けられたメモリに、左
検出系の同期信号５ＹＮＣＬを基点とした計数値の書き
込みを次々と行なう。従って、パルス間隔測定回路１０
７の内部メモリ（不図示）は０番地　・からＴ７１Ｒ，
Ｔ７１Ｆ、Ｔ７５Ｒ，・・・のデータが格納されること
になる。

左右の検出系の光走査終了後、マイクロプロセッサはパ
ルス間隔測定回路１０７に格納されているデータＴ７１
Ｒ，７７１Ｆ、Ｔ７５Ｒ，１−７５Ｆ、・・・を読みと
り、マーク間隔及びマークのズレ量を算出する。

例えば、マークＳ７１と３７５の間隔Ｗ１はＷｌ　＝　
（Ｔ７５Ｒ＋７７５Ｆ　）　／　２−　（Ｔ７１Ｒ＋Ｔ
７１Ｆ　）　／２ で与えられる。

マーク間隔が算出されると、間隔Ｗｌ　、　Ｗ２　。

・・・からウェハアライメントマークとマスクアライメ
ントマークのズレｍは、例えば特願昭５８−１４０８９
６号で示されている様に、直ちに計算できる。

次に本発明の分割型センサの選択制御方法について、第
５図を用いて述べる。

本発明の特徴は、分割型センサの受光要素を選択する場
合、ウェハの構造に依存しないマスク信号検出系の信号
及びタイマを用いて制御することにある。即ち、ウェハ
信号はウェハプロセスの影響をうけ、信号が不安定な場
合があり、このため信号選択にウェハ信号を用いた場合
、誤動作を生じると言うことがあった。

本発明は、第５図パルスカウント回路１０８の入力パル
スに電圧比較回路１２３のマスク信号出力パルスＰＬＳ
Ｍとタイマ回路１２６の出力パルスＴｉＭを用いて、ウ
ェハ検出系の信号切換を安定化したものである。パルス
カウント回路１０８は、マスク信号出力パルスＰＬＳＭ
及びタイマ回路出力パルスＴｉＭを計数し、その計数数
値をセレクト信号発生回路１０３へ出力し、ウェハ信号
検出系の受光要素の選択切換を行う。

ところで、セレクト信号発生回路１０３は、パルスカウ
ント回路１０８のほかに、マイクロプロセッサ１０Ｇに
よっても制御される。

マイクロプロセッサ１０６による制御内容としては、位
置計測時における分割型セン１ノーの受光要素数の選択
を指定するもの、即ち ■　１つの受光要素を選択（１／　４）■　２　（２／
　４） ■　４　（４／　４）　の選択、 及び、マークの形態、即ち、 ■　ヌキ・パターン ■　ノコシ・パターン の選択の２つがある。

一方、パルス・カウント回路１０８からの制御内容は、
前記■及び■の場合、マスク信号検出系のパルスＰＬＳ
Ｍ及びタイマ回路１２６の出力パルスＴｉＭを計数し、
この計数値に応じてデータ・セレクタ（第７図６０４．
　６０４’　）を次々切換えるものである。

第９図に切換タイミングと選択受光要素の関係を示す。

第９図において例えば■ヌキ・パターンで■１／４選択
の場合について説明すると、まず、左検出系の受光要素
（第５図４７）中、受光要素４７Ｃが選択される。次に
マスク信号パルスＰＬＳＭにパルスＰ７５Ｍが発生ずる
と、受光要素４７Ａが選択される。第４図（Ａ）に示し
たアラインメント・マークはウェハマーク２本とマスク
マーク１本の３本から成るマーク群が、左右で４群から
成っているが、この各マーク群の境界即ち第４図（Ａ）
においてはウェハマーク１２とウェハマーク７３の間に
おいて、パルスが発生する様、あらかじめ、タイマ１２
６を設定するものとする。従って、第４図（Ａ）におい
てマーク７１．７５．７２を光走査後、タイマ１２６か
らパルスＴ１が発生し、受光要素４７Ｂが選択される。

次に再び、マスク信号パルスＰ７６Ｍにて、受光要素４
７Ｄが選択される。これらの各受光要素４７Ｂ及び４７
Ｄの選択により、２番目のマーク群が光走査されたこと
になり、再びタイマ１２６から、切換パルスＴ２が発生
する。この時点で、光ビームの走査は左検出系から右検
出系へ移るが、右検出系も、左検出系と同様に行われる
。

上記の切換パルスＴ２は、タイマの出力信号の代りに、
左検出系の同期信号５ＹＮＣＬの立下りパルスを用いる
ようにしてよい。

なお、第４図（Ａ）にて示したアライメントマーク図に
おいて、実際はマーク７１と７２の間隔に対して、マー
ク７２と１３の間隔は充分広い。従ってマーク群間、即
ちマーク１２と７３間のタイマ１２６からのパルスをＴ
１による切換は十分可能であるが、マーク７１と７２間
でタイマ１２６からパルスを発生さ　−せて切換えるこ
とはむずかしい。その理由は、マーク７１と７２の間は
比較的狭い上に同期信号５ＹＮＣＬに対する、ステッパ
の各ショットにおけるウェハマーク７１．７２の位置が
異なる（ウェハステージの精度による）ため、同期信号
を基点として一定時間後にパルスを発生させてもマーク
７１とマーク７２間に入らない場合があるからである。

（発明の効果） 以上説明した様に、本発明によると、ウェハ信号検出用
の分割型受光要素の選択切換を、マスク信号検出用のマ
ス ク信号にて行なうことにより、誤動作のない正確な制御
が行なえ、高精度の位置検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明実施例を示す平面図、第１図（
Ｂ）は、構成要素の斜視図、 第２図は、フィルターの平面図、 第３図（Ａ＞及び（８）は、本発明に係る４個の受光要
素を有する光検知器、 第４図（Ａ）は、本発明の位置合せマークの平面図、 第４図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、ウェハの位置合せマーク
の断面図、 第５図は、位置検知回路のブロック図、第６図は、位置
合せマーク及びその光信号波形を示す図、 第７図は、信号合成・選択回路のブロック図、第８図は
、位置合せマークの光信号波形及びその２値化パルスを
示す図、 第９図は、信号選択の切換タイミングを示Ｊ図である。 図中、１はマスク、４はウェハ、２０及び２０′　はマ
スクアライメントマーク、２１及び２１′はウェハアラ
イメントマーク、４５は空間フィルタ、４７は光検出器
、６２は空間フィルタ、６３は光検出器、１０２は信号
合成・選択回路、１０３はセレクト信号発生回路、１０
８はパルスカウント回路、１２６はタイマ回路である。 特許出願人　キャノン株式会社 代理人　弁理士　伊東辰雄 代理人　弁理士　伊東哲也 第２図 ４５０　４５Ｃ 第３図（Ａ） 第３図（Ｂ） ｅｌｆ　４　［！１（Ａ） ０ ５ＩＧＷ ■　■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスク上に形成された第１の位置合せマークとウェ
   ハ上に形成された第２の位置合せマークとの相対的な位
   置を検出する位置検出装置において、 前記第１の位置合せマークからの光信号を検出する第１
   の受光手段、 前記第２の位置合せマークの凹凸に対応して該マークの
   縁によるそれぞれ一方向のみの回折光を検出する複数個
   の受光部を有し、これらの受光部においてそれぞれ前記
   第１および第２の位置合せマークの光信号を検出する第
   ２の受光手段、及び 前記第１の受光手段によって得られる前記第１の位置合
   せマークからの光信号に応じて前記複数個の受光部の出
   力信号を選択出力する手段を具備することを特徴とする
   位置検出装置。