JP2556126B2 - 間隔測定装置及び間隔測定方法 - Google Patents
間隔測定装置及び間隔測定方法Info
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- JP2556126B2 JP2556126B2 JP1036740A JP3674089A JP2556126B2 JP 2556126 B2 JP2556126 B2 JP 2556126B2 JP 1036740 A JP1036740 A JP 1036740A JP 3674089 A JP3674089 A JP 3674089A JP 2556126 B2 JP2556126 B2 JP 2556126B2
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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
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- G—PHYSICS
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- 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
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２つの物体間の間隔を高精度に測定する間隔
測定装置及び間隔測定方法に関し、例えば半導体製造装
置において、マスクとウエハとの間隔を測定し、所定の
値に制御するときに好適なものである。
測定装置及び間隔測定方法に関し、例えば半導体製造装
置において、マスクとウエハとの間隔を測定し、所定の
値に制御するときに好適なものである。
（従来の技術） 従来より半導体製造装置においては、マスクとウエハ
との間隔を間隔測定装置等で測定し、所定の間隔となる
ように制御した後、マスク面上のパターンをウエハ面上
に露光転写している。これにより高精度な露光転写を行
っている。
との間隔を間隔測定装置等で測定し、所定の間隔となる
ように制御した後、マスク面上のパターンをウエハ面上
に露光転写している。これにより高精度な露光転写を行
っている。
第５図は特開昭61−111402号公報で提案されている間
隔測定装置の概略図である。同図においては第１物体と
してのマスクＭと第２物体としてのウエハＷとを対向配
置し、レンズL1によって光束をマスクＭとウエハＷとの
間の点Psに集光させている。
隔測定装置の概略図である。同図においては第１物体と
してのマスクＭと第２物体としてのウエハＷとを対向配
置し、レンズL1によって光束をマスクＭとウエハＷとの
間の点Psに集光させている。
このとき光束はマスクＭ面上とウエハＷ面上で各々反
射し、レンズL2を介してスクリーンＳ面上の点PW,PMに
集束投影されている。マスクＭとウエハＷとの間隔はス
クリーンＳ面上の光束の集光点PW,PMとの間隔を検出す
ることにより測定している。
射し、レンズL2を介してスクリーンＳ面上の点PW,PMに
集束投影されている。マスクＭとウエハＷとの間隔はス
クリーンＳ面上の光束の集光点PW,PMとの間隔を検出す
ることにより測定している。
同図に示す装置ではマスクとウエハからの反射光束は
マスクのみ、又はウエハのみの位置情報しか有していな
い。この為、マスクとウエハの間隔を測定する為には各
々の位置情報を有した２つの光束を検出する必要があっ
た。
マスクのみ、又はウエハのみの位置情報しか有していな
い。この為、マスクとウエハの間隔を測定する為には各
々の位置情報を有した２つの光束を検出する必要があっ
た。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明はマスクとウエハに相当する第１物体と第２物
体とを対向配置して両者の間隔を測定する際、１つの光
束に双方の物体の位置情報を持たせるようにし、これに
より第１物体と第２物体の間隔を簡易な構成により高精
度に求めることのできる間隔測定装置及び間隔測定方法
の提供を目的とする。
体とを対向配置して両者の間隔を測定する際、１つの光
束に双方の物体の位置情報を持たせるようにし、これに
より第１物体と第２物体の間隔を簡易な構成により高精
度に求めることのできる間隔測定装置及び間隔測定方法
の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の間隔測定装置は、 （１−１）第１物理光学素子を設けた第１物体と第２物
体とを対向配置し、投光手段からの光束を前記第１物理
光学素子で偏向させ、偏向された光束を前記第２物体面
で反射させ、前記第２物体面からの反射光束を受光手段
面上に導光し、該受光手段面上における該光束の入射位
置を検出することにより前記第１物体と前記第２物体と
の間隔を求めたことを特徴としている。
体とを対向配置し、投光手段からの光束を前記第１物理
光学素子で偏向させ、偏向された光束を前記第２物体面
で反射させ、前記第２物体面からの反射光束を受光手段
面上に導光し、該受光手段面上における該光束の入射位
置を検出することにより前記第１物体と前記第２物体と
の間隔を求めたことを特徴としている。
特に、前記第１物体面上には更には第２物理光学素子
が設けられており、前記反射光束を該第２物理光学素子
で偏向させた後、前記受光手段面上に導光することを特
徴としている。
が設けられており、前記反射光束を該第２物理光学素子
で偏向させた後、前記受光手段面上に導光することを特
徴としている。
本発明の間隔測定方法は、 （２−１）物理光学素子を設けたマスクとウエハとを対
向配置し、投光手段からの光束を前記物理光学素子で偏
向させ、偏向された光束を前記ウエハで反射させ、前記
ウエハからの反射光束を受光手段面上に導光し、該受光
手段面上における該光束の入射位置を検出することによ
り前記マスクと前記ウエハとの間隔を求めたことを特徴
としている。
向配置し、投光手段からの光束を前記物理光学素子で偏
向させ、偏向された光束を前記ウエハで反射させ、前記
ウエハからの反射光束を受光手段面上に導光し、該受光
手段面上における該光束の入射位置を検出することによ
り前記マスクと前記ウエハとの間隔を求めたことを特徴
としている。
（２−２）一部に第１物理光学素子と第２物理光学素子
とを設けたマスクとウエハとを対向配置し、該マスク面
上の第１物理光学素子に投光手段から光束を入射させ、
該第１物理光学素子からの所定次数の回折光を該ウエハ
面で反射させ、次いで該マスク面上の第２物理光学素子
に入射させ、該第２物理光学素子からの所定次数の回折
光を受光手段面上に導光し、該受光手段面上における回
折光の入射位置を検出することにより該マスクとウエハ
との間隔を求めたことを特徴としている。
とを設けたマスクとウエハとを対向配置し、該マスク面
上の第１物理光学素子に投光手段から光束を入射させ、
該第１物理光学素子からの所定次数の回折光を該ウエハ
面で反射させ、次いで該マスク面上の第２物理光学素子
に入射させ、該第２物理光学素子からの所定次数の回折
光を受光手段面上に導光し、該受光手段面上における回
折光の入射位置を検出することにより該マスクとウエハ
との間隔を求めたことを特徴としている。
（実施例） 第１図は本発明を半導体製造装置のマスクとウエハと
の間隔を測定する装置に適用した場合の第１実施例の光
学系の概略図である。
の間隔を測定する装置に適用した場合の第１実施例の光
学系の概略図である。
第２図は第１図の第１物体と第２物体近傍の拡大模式
図である。
図である。
第１図，第２図において１は光束で例えばHe−Neレー
ザーや半導体レーザー等からの光束、２は板状の第１物
体で例えばマスク、３は板状の第２物体で例えばウエハ
である。4,5は各々マスク２面上の一部に設けた第1,第
２物理光学素子で、これらの物光学素子4,5は例えば回
折格子やゾーンプレート等から成っている。７は集光レ
ンズであり、その焦点距離はfSであり、63は集光レンズ
７の光軸である。
ザーや半導体レーザー等からの光束、２は板状の第１物
体で例えばマスク、３は板状の第２物体で例えばウエハ
である。4,5は各々マスク２面上の一部に設けた第1,第
２物理光学素子で、これらの物光学素子4,5は例えば回
折格子やゾーンプレート等から成っている。７は集光レ
ンズであり、その焦点距離はfSであり、63は集光レンズ
７の光軸である。
８は受光手段で集光レンズ７の焦点位置に配置されて
おり、ラインセンサーやPSD等から成り、入射光束の重
心位置を検出している。９は信号処理回路であり、受光
手段８からの信号を用いて受光手段８面上に入射した光
束の重心位置を求め、後述するようにマスク２とウエハ
３との間隔dOを演算し求めている。
おり、ラインセンサーやPSD等から成り、入射光束の重
心位置を検出している。９は信号処理回路であり、受光
手段８からの信号を用いて受光手段８面上に入射した光
束の重心位置を求め、後述するようにマスク２とウエハ
３との間隔dOを演算し求めている。
10は光プローブであり、集光レンズ７や受光手段８、
そして必要に応じて信号処理回路９を有しており、マス
ク２やウエハ３とは相対的に移動可能となっている。
そして必要に応じて信号処理回路９を有しており、マス
ク２やウエハ３とは相対的に移動可能となっている。
本実施例においては半導体レーザーLDからの光束１
（波長λ＝330nm）をマスク２面上の第１フレネルゾー
ンプレート（以下FZPと略記する）４面上の点Ａに垂直
に入射させている。そして第１のFZP4からの角度θ１で
偏向する、即ち回折する所定次数の回折光をウエハ３面
上の点Ｂ（Ｃ）で偏向、即ち反射させている。このうち
反射光31はウエハ３がマスク２との間隔dOの位置P1に位
置しているときの反射光、反射光32はウエハ３が位置P1
から距離dGだけ変位して、位置P2にあるときの反射光で
ある。
（波長λ＝330nm）をマスク２面上の第１フレネルゾー
ンプレート（以下FZPと略記する）４面上の点Ａに垂直
に入射させている。そして第１のFZP4からの角度θ１で
偏向する、即ち回折する所定次数の回折光をウエハ３面
上の点Ｂ（Ｃ）で偏向、即ち反射させている。このうち
反射光31はウエハ３がマスク２との間隔dOの位置P1に位
置しているときの反射光、反射光32はウエハ３が位置P1
から距離dGだけ変位して、位置P2にあるときの反射光で
ある。
次いでウエハ３からの反射光を第１物体２面上の第２
のFZP5面上の点Ｄ（ウエハ３が位置P2にあるときは点
Ｅ）に入射させている。
のFZP5面上の点Ｄ（ウエハ３が位置P2にあるときは点
Ｅ）に入射させている。
尚、第２のFZP5は集光レンズのように入射光束の入射
位置に応じて出射回折光の射出角を変化させる光学作用
を有している。
位置に応じて出射回折光の射出角を変化させる光学作用
を有している。
そして第２のFZP5から角度θ２で回折した所定次数の
回折光61（ウエハ３が位置P2にあるときは回折光62）を
集光レンズ７を介して受光手段８面上に導光している。
回折光61（ウエハ３が位置P2にあるときは回折光62）を
集光レンズ７を介して受光手段８面上に導光している。
そして、このときの受光手段８面上における入射光束
61（ウエハ30が位置P2にあるときは回折光62）の重心位
置を検出してマスク２とウエハ３との間隔を演算し求め
ている。
61（ウエハ30が位置P2にあるときは回折光62）の重心位
置を検出してマスク２とウエハ３との間隔を演算し求め
ている。
本実施例ではマスク２面上に設けた第1,第２のFZP4,5
は予め設定された既知のピッチで構成されており、それ
らに入射した光束の所定次数（例えば±１次）の回折光
の回折角度θ1,θ２は予め求められている。
は予め設定された既知のピッチで構成されており、それ
らに入射した光束の所定次数（例えば±１次）の回折光
の回折角度θ1,θ２は予め求められている。
第３図はマスク２面上の第1,第２のFZP4,5の機能及び
マスク２とウエハ３との間隔との関係を示す説明図であ
る。
マスク２とウエハ３との間隔との関係を示す説明図であ
る。
第３図（Ａ）は物理光学素子4,5の上面図、第３図
（Ｂ）は物理光学素子4,5を通過する光路をＢ方向から
見た説明図、第３図（Ｃ）は同じくＡ方向から見た説明
図である。
（Ｂ）は物理光学素子4,5を通過する光路をＢ方向から
見た説明図、第３図（Ｃ）は同じくＡ方向から見た説明
図である。
本実施例においては、第１のFZP4は単に入射光を折り
曲げる作用をしているが、この他収束、又は発散作用を
持たせるようにしても良い。
曲げる作用をしているが、この他収束、又は発散作用を
持たせるようにしても良い。
同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように第２のFZP5
は場所によって回折方向が少しずつ変えられる構成にな
っており、例えば点はマスク２とウエハ３との間隔が10
0μｍのときの出射光束の重心透過点でマスク２とウエ
ハ３との間隔が増すにつれて出射光束の透過点は同図
（Ａ）において右方向に移動し、間隔が200μｍになっ
たときは点12を透過するように設定している。
は場所によって回折方向が少しずつ変えられる構成にな
っており、例えば点はマスク２とウエハ３との間隔が10
0μｍのときの出射光束の重心透過点でマスク２とウエ
ハ３との間隔が増すにつれて出射光束の透過点は同図
（Ａ）において右方向に移動し、間隔が200μｍになっ
たときは点12を透過するように設定している。
FZPのパターンは同図（Ａ）においてＡ方向には収
束、発散のパワーを持たせていないが光束の拡がりを調
整する為に持たせても良い。
束、発散のパワーを持たせていないが光束の拡がりを調
整する為に持たせても良い。
本実施例ではＡ方向に対しては第１図に示すように出
射角度５゜方向に距離fM＝1000μｍの位置に集光するよ
うに第２のFZP5に収束のパワーを持たせている。
射角度５゜方向に距離fM＝1000μｍの位置に集光するよ
うに第２のFZP5に収束のパワーを持たせている。
尚、第３図においてマスク２とウエハ３との間隔測定
範囲を例えば100μｍ〜200μｍとした場合には、これに
対応させて第1,第２のFZP4,5の領域の大きさを設定すれ
ば良い。
範囲を例えば100μｍ〜200μｍとした場合には、これに
対応させて第1,第２のFZP4,5の領域の大きさを設定すれ
ば良い。
次に第１図を用いてマスク２とウエハ３との間隔を求
める方法について説明する。
める方法について説明する。
第１図に示すように回折光61と回折光62との交点Ｆか
らマスク２までの距離をfMとすると AD＝2dOtanθ1, AE＝２（dO＋dG）tanθ1, ∴dM＝DE＝AE−AD＝2dGtanθ１ ……（１） dM＝２・fM・tanθ２ ……（２） である。間隔がdOからdGだけ変化したときの受光手段８
面上における入射光の動き量Ｓは Ｓ＝２・fS・tanθ２ ……（３） 従って（１），（２），（３）式より となる。
らマスク２までの距離をfMとすると AD＝2dOtanθ1, AE＝２（dO＋dG）tanθ1, ∴dM＝DE＝AE−AD＝2dGtanθ１ ……（１） dM＝２・fM・tanθ２ ……（２） である。間隔がdOからdGだけ変化したときの受光手段８
面上における入射光の動き量Ｓは Ｓ＝２・fS・tanθ２ ……（３） 従って（１），（２），（３）式より となる。
マスク２とウエハ３の単位ギャップ変化量に対する受
光手段８面上の入射光束のずれ量ΔＳ、即ち感度ΔＳは となる。
光手段８面上の入射光束のずれ量ΔＳ、即ち感度ΔＳは となる。
本実施例では受光手段８面上の入射光束の位置ずれＳ
を検出することにより、（４）式より距離dGを求め、こ
の値dGよりマスク２に対するウエハ３の所定間隔位置P1
からの間隔ずれ量を求め、これによりマスク２とウエハ
３との間隔を測定している。
を検出することにより、（４）式より距離dGを求め、こ
の値dGよりマスク２に対するウエハ３の所定間隔位置P1
からの間隔ずれ量を求め、これによりマスク２とウエハ
３との間隔を測定している。
マスク設置後、最初にマスク２とウエハ３は例えば第
１図に示すように基準となる間隔dOを隔てて対向配置さ
れている。このときの間隔dOは例えばTM−230N（商品
名：キャノン株式会社製）等の装置を用いて測定されて
いる。
１図に示すように基準となる間隔dOを隔てて対向配置さ
れている。このときの間隔dOは例えばTM−230N（商品
名：キャノン株式会社製）等の装置を用いて測定されて
いる。
本実施例では第１のFZP4に入射光を折り曲げる偏向作
用を持たせることで以下の様な効果を得ている。
用を持たせることで以下の様な効果を得ている。
第１のFZP4からの出射光の角度θ１は（５）式からわ
かる様に感度ΔＳを設定する為のパラメータとなる。第
１のFZPSが無くマスクの透過光を使用する状態ではこの
角度θ１はマスクへの入射光の入射角、即ち光源側の投
射方向に一致する。この場合、投光手段の配置は感度Δ
Ｓを考慮して制約を受ける。折り曲げ偏向作用を有する
第１のFZP4を設けることで投光手段からの入射角をどれ
だけに設定しても第１のFZP4の方で出射角を角度θ１に
する様に簡単に調整でき、これにより投光手段側の自由
度を増している。
かる様に感度ΔＳを設定する為のパラメータとなる。第
１のFZPSが無くマスクの透過光を使用する状態ではこの
角度θ１はマスクへの入射光の入射角、即ち光源側の投
射方向に一致する。この場合、投光手段の配置は感度Δ
Ｓを考慮して制約を受ける。折り曲げ偏向作用を有する
第１のFZP4を設けることで投光手段からの入射角をどれ
だけに設定しても第１のFZP4の方で出射角を角度θ１に
する様に簡単に調整でき、これにより投光手段側の自由
度を増している。
又本実施例では第１のFZP4に入射する光束の大きさを
第１のFZP4の大きさより大きくすることにより、入射光
がマスク面方向に多少変動しても第１のFZP4からの出射
する光束の状態が変化しないようにしている。
第１のFZP4の大きさより大きくすることにより、入射光
がマスク面方向に多少変動しても第１のFZP4からの出射
する光束の状態が変化しないようにしている。
本実施例における感度ΔＳは集光レンズ７の焦点距離
fSを30mmとすると（５）式より となり、マスク２とウエハ３との間隔１μｍ当たりの変
化に対して、受光手段８面上の光束は15μｍ移動するこ
とになる。受光手段８として位置分解能が0.3μｍのPSD
を用いると、原理的には0.02μｍの分解能でマスク２と
ウエハ３の間隔を測定することが可能となる。
fSを30mmとすると（５）式より となり、マスク２とウエハ３との間隔１μｍ当たりの変
化に対して、受光手段８面上の光束は15μｍ移動するこ
とになる。受光手段８として位置分解能が0.3μｍのPSD
を用いると、原理的には0.02μｍの分解能でマスク２と
ウエハ３の間隔を測定することが可能となる。
本実施例ではウエハ３の１つの位置に対する第２物理
光学素子５からの回折光は、光軸63に対して特定の角度
をもって集光レンズ７に入射し、受光手段８が集光レン
ズ７の焦点位置に設置されているので光プローブ10を光
軸63上の、どの位置に設置しても、又、光軸と垂直方向
に多少ズレていても受光手段８への入射光位置は不変で
ある。これにより光プローブの変動に伴う測定誤差を軽
減させている。
光学素子５からの回折光は、光軸63に対して特定の角度
をもって集光レンズ７に入射し、受光手段８が集光レン
ズ７の焦点位置に設置されているので光プローブ10を光
軸63上の、どの位置に設置しても、又、光軸と垂直方向
に多少ズレていても受光手段８への入射光位置は不変で
ある。これにより光プローブの変動に伴う測定誤差を軽
減させている。
但し、光プローブ10の位置誤差がある程度許容されて
いる場合や位置誤差が生じても別手段で補正される場合
には、受光手段８は集光レンズ７の焦点位置に厳密に設
置される必要はない。
いる場合や位置誤差が生じても別手段で補正される場合
には、受光手段８は集光レンズ７の焦点位置に厳密に設
置される必要はない。
尚、第１図の実施例において集光レンズ７を用いずに
第４図（Ａ），（Ｂ）に示すように構成しても第１の実
施例に比べて受光手段８に入射する光束が多少大きくな
るが本発明の目的を略達成することができる。
第４図（Ａ），（Ｂ）に示すように構成しても第１の実
施例に比べて受光手段８に入射する光束が多少大きくな
るが本発明の目的を略達成することができる。
第４図（Ａ）は第１図の実施例において集光レンズ７
を省略したときの第２の実施例の概略図である。
を省略したときの第２の実施例の概略図である。
第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の実施例におけるマスク
２面の物理光学素子５を入射光束に対して一定方向に出
射させる光学作用を有し、集光作用を有さない様な作用
をもつものに置き換えた第３の実施例を示している。具
体的には物理光学素子35、そして平行等間隔な線状格子
よりなる回折格子等が用いられる。この場合も第４図
（Ａ）の第２実施例と同様、本発明の目的を略達成する
ことができる。
２面の物理光学素子５を入射光束に対して一定方向に出
射させる光学作用を有し、集光作用を有さない様な作用
をもつものに置き換えた第３の実施例を示している。具
体的には物理光学素子35、そして平行等間隔な線状格子
よりなる回折格子等が用いられる。この場合も第４図
（Ａ）の第２実施例と同様、本発明の目的を略達成する
ことができる。
尚、第４図（Ｂ）に示す第３実施例において回折格子
５を省略し、ウエハ３から反射した光束がマスク２を透
過する様にし、この透過光を受光する位置に受光手段を
配置するようにしても良い。又第４図（Ａ），（Ｂ）の
入射側の回折格子４を省略し、光源LDからの入射光束が
マスク２に入射する前からマスク面法線に対して傾斜し
ている様に構成しても良い。
５を省略し、ウエハ３から反射した光束がマスク２を透
過する様にし、この透過光を受光する位置に受光手段を
配置するようにしても良い。又第４図（Ａ），（Ｂ）の
入射側の回折格子４を省略し、光源LDからの入射光束が
マスク２に入射する前からマスク面法線に対して傾斜し
ている様に構成しても良い。
更に第４図（Ａ），（Ｂ）において、ウエハ３上に回
折格子を形成し、回折格子４からの回折光を該回折格子
で回折させて回折格子５の方向に導光する様に構成して
も良い。
折格子を形成し、回折格子４からの回折光を該回折格子
で回折させて回折格子５の方向に導光する様に構成して
も良い。
第６図は本発明を半導体焼付装置のＸ線ミラー縮小光
学系に適用した場合の第４実施例の光路図である。
学系に適用した場合の第４実施例の光路図である。
図中、101は透過型マスク、102は縮小光学系のフォー
カス位置にあるときのウエハ、102′,102″はデフォー
カス位置にあるときのウエハ、103はＸ線ミラー縮小光
学系、104はマスク面に設けられた等間隔な線状回折格
子、105は受光レンズ、106は光電変換素子（CCD）,110
は入射光束、111,111′,111″は各々ウエハ102,102′,1
02″で反射した戻り光束である。
カス位置にあるときのウエハ、102′,102″はデフォー
カス位置にあるときのウエハ、103はＸ線ミラー縮小光
学系、104はマスク面に設けられた等間隔な線状回折格
子、105は受光レンズ、106は光電変換素子（CCD）,110
は入射光束、111,111′,111″は各々ウエハ102,102′,1
02″で反射した戻り光束である。
同図において矢印方向からマスク101に入射したＸ線
は光学系の線103aに沿って進み、Ｘ線ミラー縮小光学系
103を介した後、ウエハ102面上に照射される。これによ
ってマスク101面上のパターンをウエハ102面上に転写し
ている。
は光学系の線103aに沿って進み、Ｘ線ミラー縮小光学系
103を介した後、ウエハ102面上に照射される。これによ
ってマスク101面上のパターンをウエハ102面上に転写し
ている。
一方、間隔測定用の光束110はＸ線ミラー縮小光学系1
03を通過後、ウエハ102で反射し、元の光路を逆光して
マスク101面上に設けた回折格子104に入射する。このと
きウエハ102のデフォーカス位置（102′,102″）に応じ
てマスク101の回折格子104上で戻り光束の入射位置がズ
レる。
03を通過後、ウエハ102で反射し、元の光路を逆光して
マスク101面上に設けた回折格子104に入射する。このと
きウエハ102のデフォーカス位置（102′,102″）に応じ
てマスク101の回折格子104上で戻り光束の入射位置がズ
レる。
このときの光束の光電変換素子106上での入射位置変
動量はウエハ位置変動量と実質上比例関係にある。マス
クが正しく取り付けられているとするとＸ線ミラー縮小
光学系103のフォーカス位置は、例えば該光学系103から
所定距離下の位置という様に予め求められる。この為、
他のウエハ位置検出手段によりウエハとフォーカス位置
に合わせておいて、このときの光電変換素子106上の光
束入射位置を基準位置として、この基準位置からの光束
のずれを求めることによりデフォーカス量を求めてい
る。この他の基準位置の求め方としては、ためし焼きに
よってフォーカス位置を求め、この位置での光束入射位
置から求めても良い。
動量はウエハ位置変動量と実質上比例関係にある。マス
クが正しく取り付けられているとするとＸ線ミラー縮小
光学系103のフォーカス位置は、例えば該光学系103から
所定距離下の位置という様に予め求められる。この為、
他のウエハ位置検出手段によりウエハとフォーカス位置
に合わせておいて、このときの光電変換素子106上の光
束入射位置を基準位置として、この基準位置からの光束
のずれを求めることによりデフォーカス量を求めてい
る。この他の基準位置の求め方としては、ためし焼きに
よってフォーカス位置を求め、この位置での光束入射位
置から求めても良い。
受光レンズ105は回折格子104上からの戻り光束を光電
変換素子106上に照射させる。光電変換素子106はスポッ
トの左右光量の差をとる信号処理を行う。このときの差
信号からウエハの位置が検出される。そしてこのときの
差信号の符号に基づき不図示のウエハステージを縮小光
学系の光軸方向に移動制御してフォーカス調整を行って
いる。
変換素子106上に照射させる。光電変換素子106はスポッ
トの左右光量の差をとる信号処理を行う。このときの差
信号からウエハの位置が検出される。そしてこのときの
差信号の符号に基づき不図示のウエハステージを縮小光
学系の光軸方向に移動制御してフォーカス調整を行って
いる。
又、マスク101を反射型マスクとした場合は、入射光
束とセンサー部（受光レンズと光電変換素子）はマスク
のＸ線出射側に設置する。
束とセンサー部（受光レンズと光電変換素子）はマスク
のＸ線出射側に設置する。
第７図は本発明を半導体焼付装置の紫外線縮小光学系
に適用した場合の第５実施例の光路図である。
に適用した場合の第５実施例の光路図である。
図中、101はマスク、102は縮小光学系のフォーカス位
置にあるときのウエハ、102′,102″はデフォーカス位
置にあるときのウエハ、103aは紫外線縮小光学系、104
はマスク101上に設けられた回折格子、105は受光レン
ズ、106は光電変換素子、110は入射光束で111,111′,11
1″は各々ウエハが102,102′,102″で示される位置にあ
るときに反射された戻り光束である。
置にあるときのウエハ、102′,102″はデフォーカス位
置にあるときのウエハ、103aは紫外線縮小光学系、104
はマスク101上に設けられた回折格子、105は受光レン
ズ、106は光電変換素子、110は入射光束で111,111′,11
1″は各々ウエハが102,102′,102″で示される位置にあ
るときに反射された戻り光束である。
入射光束110の波長が例えば焼付け用の紫外線と同じ
であればマスク101とウエハ102が正しく共役の位置にあ
る場合、即ちウエハ102がフォーカス位置にある場合に
は戻り光束のマスク101面上の位置は不図示の光源から
の入射位置に一致する。
であればマスク101とウエハ102が正しく共役の位置にあ
る場合、即ちウエハ102がフォーカス位置にある場合に
は戻り光束のマスク101面上の位置は不図示の光源から
の入射位置に一致する。
しかしながら同じであれば色収差の分だけ入射位置か
らずれた位置に戻ることになる。この場合は、その位置
を合焦時の戻り光束の入射位置と定めている。尚、この
位置に光束を光電変換素子106方向に偏向するようにし
た回折格子を設けても良い。
らずれた位置に戻ることになる。この場合は、その位置
を合焦時の戻り光束の入射位置と定めている。尚、この
位置に光束を光電変換素子106方向に偏向するようにし
た回折格子を設けても良い。
本実施例ではTTL方式、即ち間隔測定用光束を縮小光
学系に通して間隔測定を行なう方式を用いているので、
間隔測定用光束と焼付け用光の波長を等しくすることに
より、熱等によって縮小光学系の焦点距離が変化しても
マスクとウエハとが合焦状態にあるときの光電変換素子
上の位置を常に一定に保持することができるという特長
を有している。
学系に通して間隔測定を行なう方式を用いているので、
間隔測定用光束と焼付け用光の波長を等しくすることに
より、熱等によって縮小光学系の焦点距離が変化しても
マスクとウエハとが合焦状態にあるときの光電変換素子
上の位置を常に一定に保持することができるという特長
を有している。
尚、第６図と第７図に示す実施例においてはウエハの
傾きにより間隔検出誤差は生じないという特長がある。
傾きにより間隔検出誤差は生じないという特長がある。
第８図は本発明を半導体焼付装置の同じく紫外線縮小
光学系に適用した場合の第６実施例の光路図である。同
図において第７図に示す要素と同一要素には同符番を付
している。
光学系に適用した場合の第６実施例の光路図である。同
図において第７図に示す要素と同一要素には同符番を付
している。
本実施例では受光レンズ105は縮小光学系103に入射し
ないウエハ102からの直接の戻り光束を光電変換素子106
上に照射する。プロセス上でウエハの傾きを既に除去し
てある場合は、この構成で共役関係を維持できるが、ウ
エハに傾きが発生すると誤差が発生する。これはセンサ
ー部109を第９図のようにしてウエハ傾き量を検知して
補正することが可能である。
ないウエハ102からの直接の戻り光束を光電変換素子106
上に照射する。プロセス上でウエハの傾きを既に除去し
てある場合は、この構成で共役関係を維持できるが、ウ
エハに傾きが発生すると誤差が発生する。これはセンサ
ー部109を第９図のようにしてウエハ傾き量を検知して
補正することが可能である。
図中、107はハーフミラー、108は光束位置が検知出来
るタイプの光電変換素子（例えばPSD,CCD等）とし、受
光レンズ105の焦点位置に設置されている。
るタイプの光電変換素子（例えばPSD,CCD等）とし、受
光レンズ105の焦点位置に設置されている。
このような系でウエハに傾きのない状態で光束111が
光束111′,111″のようにシフトしても光電変換素子108
面上では光束112は常にある一点に到達する。しかし、
ながらウエハが傾いたことによって光束111の角度が変
化したときの光束112の光電変換素子108面上への到達点
は＜角度変化量（rd）＞×＜受光レンズ焦点距離＞、即
ち図中のΔＸだけシフトする。このシフト量ΔＸを用い
て光電変換素子106上の光束位置を正しく補正すること
ができる。ウエハの同じ傾き量による光束111の光電変
換素子108上での移動量ΔＸ′とΔＸとは比例関係にあ
るので、この比例関係の比例定数、即ちΔＸ′＝Ｋ・Δ
Ｘとなる定数Ｋを予め定めておき、光電変換素子106上
の光束の移動量ＳからＫ・ΔＸを減算しした量、即ち
（Ｓ−Ｋ・ΔＸ）を真の移動量Ｓの値として（４）式を
使って計算を行なってデフォーカス量を求めることによ
り傾きに影響されずに正しいデフォーカス量の値を得る
ことができる。
光束111′,111″のようにシフトしても光電変換素子108
面上では光束112は常にある一点に到達する。しかし、
ながらウエハが傾いたことによって光束111の角度が変
化したときの光束112の光電変換素子108面上への到達点
は＜角度変化量（rd）＞×＜受光レンズ焦点距離＞、即
ち図中のΔＸだけシフトする。このシフト量ΔＸを用い
て光電変換素子106上の光束位置を正しく補正すること
ができる。ウエハの同じ傾き量による光束111の光電変
換素子108上での移動量ΔＸ′とΔＸとは比例関係にあ
るので、この比例関係の比例定数、即ちΔＸ′＝Ｋ・Δ
Ｘとなる定数Ｋを予め定めておき、光電変換素子106上
の光束の移動量ＳからＫ・ΔＸを減算しした量、即ち
（Ｓ−Ｋ・ΔＸ）を真の移動量Ｓの値として（４）式を
使って計算を行なってデフォーカス量を求めることによ
り傾きに影響されずに正しいデフォーカス量の値を得る
ことができる。
（発明の効果） 本発明によれば投光手段からの１つの光束を第１物体
と第２物体の双方で各々偏向させ双方の位置情報を有す
るようにして受光手段に導光し、該受光手段への入射位
置を検出して、該第１物体と第２物体との間隔を検出す
るようにし、これにより常に高精度な例えばサブミクロ
ン以下の間隔測定が可能な特に半導体製造装置に好適な
間隔測定装置及び間隔測定方法を達成することができ
る。
と第２物体の双方で各々偏向させ双方の位置情報を有す
るようにして受光手段に導光し、該受光手段への入射位
置を検出して、該第１物体と第２物体との間隔を検出す
るようにし、これにより常に高精度な例えばサブミクロ
ン以下の間隔測定が可能な特に半導体製造装置に好適な
間隔測定装置及び間隔測定方法を達成することができ
る。
又、本発明は第１物体面上に第1,第２物理光学素子を
設け、これら第1,第２物理光学素子からの偏向された回
折光を利用することにより、被測定物と光のブローブと
の相対的な位置が多少変化しても、高精度に間隔測定を
することができる等の特長を有している。
設け、これら第1,第２物理光学素子からの偏向された回
折光を利用することにより、被測定物と光のブローブと
の相対的な位置が多少変化しても、高精度に間隔測定を
することができる等の特長を有している。
第１図は本発明の第１実施例の光学系の概略図、第２図
は第１図のマスクとウエハに入射する光束の光路の説明
図、第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１図のマスク面
上の物理光学素子の機能を示す説明図、第４図（Ａ），
（Ｂ）は本発明の第2,第３実施例の一部分の概略図、第
５図は従来の間隔測定装置の光学系の概略図、第6,第7,
第８図は各々本発明の第4,第5,第６実施例の概略図、第
９図は第８図の一部分の一変形例である。 図中、１は光束、2,101はマスク、3,102はウエハ、4,10
4は第１物理光学素子、５は第２物理光学素子、61,62は
回折光、7,105は集光レンズ、8,106は受光手段、９は信
号処理回路、10は光プローブである。
は第１図のマスクとウエハに入射する光束の光路の説明
図、第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１図のマスク面
上の物理光学素子の機能を示す説明図、第４図（Ａ），
（Ｂ）は本発明の第2,第３実施例の一部分の概略図、第
５図は従来の間隔測定装置の光学系の概略図、第6,第7,
第８図は各々本発明の第4,第5,第６実施例の概略図、第
９図は第８図の一部分の一変形例である。 図中、１は光束、2,101はマスク、3,102はウエハ、4,10
4は第１物理光学素子、５は第２物理光学素子、61,62は
回折光、7,105は集光レンズ、8,106は受光手段、９は信
号処理回路、10は光プローブである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉井 実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 丹羽 雄吉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野瀬 哲志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 斉藤 謙治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−243804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−159705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−159704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70105（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−43692（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】第１物理光学素子を設けた第１物体と第２
物体とを対向配置し、投光手段からの光束を前記第１物
理光学素子で偏向させ、偏向された光束を前記第２物体
面で反射させ、前記第２物体面からの反射光束を受光手
段面上に導光し、該受光手段面上における該光束の入射
位置を検出することにより前記第１物体と前記第２物体
との間隔を求めたことを特徴とする間隔測定装置。 - 【請求項２】前記第１物体面上には更には第２物理光学
素子が設けられており、前記反射光束を該第２物理光学
素子で偏向させた後、前記受光手段面上に導光すること
を特徴とする請求項１記載の間隔測定装置。 - 【請求項３】物理光学素子を設けたマスクとウエハとを
対向配置し、投光手段からの光束を前記物理光学素子で
偏向させ、偏向された光束を前記ウエハで反射させ、前
記ウエハからの反射光束を受光手段面上に導光し、該受
光手段面上における該光束の入射位置を検出することに
より前記マスクと前記ウエハとの間隔を求めたことを特
徴とする間隔測定方法。 - 【請求項４】一部に第１物理光学素子と第２物理光学素
子とを設けたマスクとウエハとを対向配置し、該マスク
面上の第１物理光学素子に投光手段から光束を入射さ
せ、該第１物理光学素子からの所定次数の回折光を該ウ
エハ面で反射させ、次いで該マスク面上の第２物理光学
素子に入射させ、該第２物理光学素子からの所定次数の
回折光を受光手段面上に導光し、該受光手段面上におけ
る回折光の入射位置を検出することにより該マスクとウ
エハとの間隔を求めたことを特徴とする間隔測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036740A JP2556126B2 (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 間隔測定装置及び間隔測定方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3320688 | 1988-02-16 | ||
| JP63-33206 | 1988-02-16 | ||
| JP1036740A JP2556126B2 (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 間隔測定装置及び間隔測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021512A JPH021512A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2556126B2 true JP2556126B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=26371859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036740A Expired - Fee Related JP2556126B2 (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 間隔測定装置及び間隔測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556126B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2923988B2 (ja) * | 1989-08-09 | 1999-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 超電導導体 |
| KR100838130B1 (ko) * | 2006-02-15 | 2008-06-13 | 한국과학기술연구원 | 의사결정 시스템 및 방법 |
| WO2014168123A1 (ja) | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 三井化学株式会社 | 共重合体または組成物からなる膜 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5243692A (en) * | 1975-09-30 | 1977-04-05 | Sumiyoshi Heavy Ind | Apparatus for hauling with hauling roller having angle changeable fishing net linkkgethering member |
-
1989
- 1989-02-16 JP JP1036740A patent/JP2556126B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021512A (ja) | 1990-01-05 |
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