JP2643270B2 - 間隔測定装置 - Google Patents
間隔測定装置Info
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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なっ
ている。
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なっ
ている。
第11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。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のウエハ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。
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のウエハ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。
しかしながら同図に示す装置は、例えばマスクＭが点
線で示すように傾いた場合、スクリーンＳ面上の集光点
PMが点PNに変化してしまい測定誤算となってくる。この
ことはウエハＷが傾いた場合も同様である。
線で示すように傾いた場合、スクリーンＳ面上の集光点
PMが点PNに変化してしまい測定誤算となってくる。この
ことはウエハＷが傾いた場合も同様である。
又、同装置では光束をレンズL1で点PSに集光し、更に
レンズL2によってスクリーンＳ面上に集光させている。
この為、マスクＭとウエハＷに対するレンズL1、L2を含
む光プローグとの相対的な位置の変動が狭い範囲に限ら
れてしまい、例えば光プローグが上下方向に移動すると
スクリーンＳ面上の光束の投影位置と間隔が変化し、測
定誤差の原因となってくる。
レンズL2によってスクリーンＳ面上に集光させている。
この為、マスクＭとウエハＷに対するレンズL1、L2を含
む光プローグとの相対的な位置の変動が狭い範囲に限ら
れてしまい、例えば光プローグが上下方向に移動すると
スクリーンＳ面上の光束の投影位置と間隔が変化し、測
定誤差の原因となってくる。
更に光束を斜入射させ、反射光を斜め方向から取り出
している為、測定装置全体が大型化し、又露光毎に光プ
ローグを大きく移動させねばならず、スループットを低
下させる原因となっている。
している為、測定装置全体が大型化し、又露光毎に光プ
ローグを大きく移動させねばならず、スループットを低
下させる原因となっている。
（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、例えば第
１物体と第２物体に対する光プローグが多少移動しても
常に高精度な測定が可能な間隔測定装置の提供を目的と
する。
体とを対向配置して両者の間隔を測定する際、例えば第
１物体と第２物体に対する光プローグが多少移動しても
常に高精度な測定が可能な間隔測定装置の提供を目的と
する。
（問題点を解決するための手段） 本発明の間隔測定装置は、 （１−１）一部に物理光学素子を設けた第１物体と第２
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理的光学素子の一方で反射する第１の光束
と、 該２つの物理光学素子の双方で回折する第２の光束と
を受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置とを
検出することにより該第１物体と第２物体との間隔を求
める信号処理回路と を有することを特徴としている。
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理的光学素子の一方で反射する第１の光束
と、 該２つの物理光学素子の双方で回折する第２の光束と
を受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置とを
検出することにより該第１物体と第２物体との間隔を求
める信号処理回路と を有することを特徴としている。
（１−２）一部に物理光学素子を設けた第１物体と第２
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理光学素子の一方で回折する第１の光束
と、 該２つの物理光学素子の一方で反射し、他方で回折す
る第２の光束とを受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置を検
出することにより該第１物体と第２物体との間隔を求め
る信号処理回路と を有することを特徴としている。
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理光学素子の一方で回折する第１の光束
と、 該２つの物理光学素子の一方で反射し、他方で回折す
る第２の光束とを受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置を検
出することにより該第１物体と第２物体との間隔を求め
る信号処理回路と を有することを特徴としている。
（１−３）一部に物理光学素子を設けた第１物体と第２
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理光学素子の一方で反射する第１の光束
と、該２つの物理光学素子の該一方で回折する第２の光
束と、該２つの物理光学素子の他方で回折する第３の光
束とを受光する受光手段と、 該第１、第２、第３の光束の該受光手段面上の入射位
置を検出することにより該第１物体と第２物体との間隔
を求める信号処理回路と を有することを特徴としている。
物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物体
との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入
射手段と、 該２つの物理光学素子の一方で反射する第１の光束
と、該２つの物理光学素子の該一方で回折する第２の光
束と、該２つの物理光学素子の他方で回折する第３の光
束とを受光する受光手段と、 該第１、第２、第３の光束の該受光手段面上の入射位
置を検出することにより該第１物体と第２物体との間隔
を求める信号処理回路と を有する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。
同図において、１は光束入射手段の一要素を構成する
ビームスプリッター、２は第１物体で例えばマスク、３
は第２物体で例えばウエハであり、マスク２とウエハ３
は間隔G1を隔てて対向配置されている。Z1はウエハ３面
上の一部に設けた物理光学素子、Z2はマスク２面上の一
部に設けた物理光学素子で、これらの物理光学素子Z1、
Z2は例えば回折格子やゾーンプレート等から成ってい
る。４は受光手段で、ラインセンサー等から成り、入射
光束の位置を検出している。光束の位置は、例えば光分
布がＩ（ｘ）で表わされるとき ∫Ｉ（ｘ）・xdx/∫Ｉ（ｘ）dx から求める。５は信号処理回路であり、受光手段４から
の信号を用いて受光手段４面上に入射した光束の位置を
求め、後述するようにマスク２とウエハ３との間隔G1を
演算し求めている。
ビームスプリッター、２は第１物体で例えばマスク、３
は第２物体で例えばウエハであり、マスク２とウエハ３
は間隔G1を隔てて対向配置されている。Z1はウエハ３面
上の一部に設けた物理光学素子、Z2はマスク２面上の一
部に設けた物理光学素子で、これらの物理光学素子Z1、
Z2は例えば回折格子やゾーンプレート等から成ってい
る。４は受光手段で、ラインセンサー等から成り、入射
光束の位置を検出している。光束の位置は、例えば光分
布がＩ（ｘ）で表わされるとき ∫Ｉ（ｘ）・xdx/∫Ｉ（ｘ）dx から求める。５は信号処理回路であり、受光手段４から
の信号を用いて受光手段４面上に入射した光束の位置を
求め、後述するようにマスク２とウエハ３との間隔G1を
演算し求めている。
６は光プローグであり、ビームスプリッター１、受光
手段４そして信号処理回路５を有しており、マクク２や
ウエハ３とは相対的に移動可能となっている。
手段４そして信号処理回路５を有しており、マクク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レーザー光源LZからの光束l1をビ
ームスプリッター１で反射させた後、マスク２を通過さ
せウエハ３面上の物理光学素子Z1に垂直に入射させてい
る。そして物理光学素子Z1からの反射光（第１の光束）
l2をマスク２とビームスプリッター１を介して受光手段
４面上の点11に略垂直に入射させている。
ームスプリッター１で反射させた後、マスク２を通過さ
せウエハ３面上の物理光学素子Z1に垂直に入射させてい
る。そして物理光学素子Z1からの反射光（第１の光束）
l2をマスク２とビームスプリッター１を介して受光手段
４面上の点11に略垂直に入射させている。
一方ウエハ３面上の物理光学素子Z1によって所定の角
度θ１で回折された所定次数の回折光l3をマスク２面上
の物理光学素子Z2に入射させている。そして物理光学素
子Z2によってマスク２から略垂直に（光束l2と平行に）
回折された所定次数の回折光（第２の光束）l4を受光手
段４面上の点12に略垂直に入射させている。
度θ１で回折された所定次数の回折光l3をマスク２面上
の物理光学素子Z2に入射させている。そして物理光学素
子Z2によってマスク２から略垂直に（光束l2と平行に）
回折された所定次数の回折光（第２の光束）l4を受光手
段４面上の点12に略垂直に入射させている。
本実施例ではマスク２とウエハ３面上に設けた物理光
学素子Z2、Z1は予め設定された既知のピッチの回折格子
やゾーンプレート等から構成されており、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は予め求められている。
学素子Z2、Z1は予め設定された既知のピッチの回折格子
やゾーンプレート等から構成されており、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は予め求められている。
信号処理回路５は受光手段４面上に入射した光束l2と
光束l4に関する光情報を各々読み込み位置を求めてい
る。そして光束l2と光束l4との位置の間隔D1を求めてい
る。
光束l4に関する光情報を各々読み込み位置を求めてい
る。そして光束l2と光束l4との位置の間隔D1を求めてい
る。
そして信号処理回路５により間隔D1と先のウエハ３面
上の物理光学素子Z1からの既知の回折角度θ１よりマス
ク２とウエハ３との間隔G1を G1＝D1/tanθ１ ・・・・・・・（１） 式より求めている。
上の物理光学素子Z1からの既知の回折角度θ１よりマス
ク２とウエハ３との間隔G1を G1＝D1/tanθ１ ・・・・・・・（１） 式より求めている。
第２図は第１図に示す実施例においてウエハ３が僅か
な角度α傾いたとき受光手段４面上に入射する２つの光
束間隔の測定誤差を示す説明図である。
な角度α傾いたとき受光手段４面上に入射する２つの光
束間隔の測定誤差を示す説明図である。
同図において、L2、L3、L4は各々光束であり、第１図
の光束l2、l3、l4に各々対応している。同図に示すよう
にウエハ３が角度αだけ傾くと、光束l2の物理光学素子
Z1面上からの反射光L2は光束l2に比べて角度２αだけ傾
いて反射し、受光手段４面上の点21に入射する。又、前
述したようにウエハ３が僅かな角度α、傾いたときに角
度αが僅かな角度であるから、ウエハ３面上の物理光学
素子Z1からの回折光L3は光束l3よりもほぼ角度２α傾い
て回折され、マスク２面上の物理光学素子Z2に入射す
る。そして物理光学素子Z2からの回折光L4も光束l2に比
べてほぼ角度２αだけ傾いて回折される。
の光束l2、l3、l4に各々対応している。同図に示すよう
にウエハ３が角度αだけ傾くと、光束l2の物理光学素子
Z1面上からの反射光L2は光束l2に比べて角度２αだけ傾
いて反射し、受光手段４面上の点21に入射する。又、前
述したようにウエハ３が僅かな角度α、傾いたときに角
度αが僅かな角度であるから、ウエハ３面上の物理光学
素子Z1からの回折光L3は光束l3よりもほぼ角度２α傾い
て回折され、マスク２面上の物理光学素子Z2に入射す
る。そして物理光学素子Z2からの回折光L4も光束l2に比
べてほぼ角度２αだけ傾いて回折される。
即ち、物理光学素子Z2より角度α２傾いて射出し受光
手段４面上の点22に入射する。
手段４面上の点22に入射する。
このように本実施例では光束l2,l4との間隔D1（第１
図参照）がウエハ３が僅かな角度α傾いた為に光束L2,L
4との間隔が変化するが、ウエハ２とマスク３の間隔は
マスク３と受光手段４との間隔に比べ小さく、回折角も
小さいので、このときの間隔D11は間隔D1とほぼ等しく
なり、ほとんど誤差を発生しない。
図参照）がウエハ３が僅かな角度α傾いた為に光束L2,L
4との間隔が変化するが、ウエハ２とマスク３の間隔は
マスク３と受光手段４との間隔に比べ小さく、回折角も
小さいので、このときの間隔D11は間隔D1とほぼ等しく
なり、ほとんど誤差を発生しない。
又、マスク２が僅かな角度傾いた場合も、物理光学素
子としての回折格子で発生する回折光の回折方向は透過
光に対してほぼ一定となるので、ウエハ３の傾きによる
誤差と同様にほとんど誤差を発生しない。
子としての回折格子で発生する回折光の回折方向は透過
光に対してほぼ一定となるので、ウエハ３の傾きによる
誤差と同様にほとんど誤差を発生しない。
したがって、本実施例においてはマスク２又はウエハ
３が多少傾いてもほとんど測定誤差を発生しない。
３が多少傾いてもほとんど測定誤差を発生しない。
従って、本実施例においてはマスク２又はウエハ３が
多少傾いても全んど測定誤差は発生しない。
多少傾いても全んど測定誤差は発生しない。
又、本実施例では光束l2は間隔D1の基準として作用し
ており、光束l4との間に一定の情報を保持して光プロー
グ６に達するので光プローグ６が上下方向や左右方向に
動いても間隔D1に関する情報は全んど変化することなく
伝達される等の特長を有している。
ており、光束l4との間に一定の情報を保持して光プロー
グ６に達するので光プローグ６が上下方向や左右方向に
動いても間隔D1に関する情報は全んど変化することなく
伝達される等の特長を有している。
第３、第４、第５図は各々本発明の第２、第３、第４
実施例の光学系の概略図である。
実施例の光学系の概略図である。
同図において第１図に示した要素と同一要素には同符
号を付してある。
号を付してある。
第３図に示す第２実施例ではレーザーからの光束l1を
マスク２を通過させウエハ３面上の物理光学素子Z3に入
射させている。そして物理光学素子Z3からの反射光l2を
マスク２面上の物理光学素子Z4に入射させ、このとき角
度θ２で回折する所定次数の回折光（第２の光束）l6を
受光手段４に入射させている。
マスク２を通過させウエハ３面上の物理光学素子Z3に入
射させている。そして物理光学素子Z3からの反射光l2を
マスク２面上の物理光学素子Z4に入射させ、このとき角
度θ２で回折する所定次数の回折光（第２の光束）l6を
受光手段４に入射させている。
一方、ウエハ３面上の物理光学素子Z3で前述の回折光
l6と同じ角度θ２で回折する所定次数の回折光（第１の
光束）l5を受光手段４面上に入射させている。このとき
２つの回折光l5,l6はその間隔D2を保ちながら受光手段
４面上に入射している。信号処理回路５は光束l5と光束
l6との位置の間隔D2を求め、次いでマスク２とウエハ３
との間隔G2を G2＝D2/tanθ２ ・・・・・・・（２） 式より求めている。
l6と同じ角度θ２で回折する所定次数の回折光（第１の
光束）l5を受光手段４面上に入射させている。このとき
２つの回折光l5,l6はその間隔D2を保ちながら受光手段
４面上に入射している。信号処理回路５は光束l5と光束
l6との位置の間隔D2を求め、次いでマスク２とウエハ３
との間隔G2を G2＝D2/tanθ２ ・・・・・・・（２） 式より求めている。
本実施例では光束l5、l6はお互いに間隔D2の基準とし
て作用しており、マスク２又はウエハ３が傾いたときの
測定誤差は第１実施例と同様になく、又光プローグ６が
上下方向、左右方向に移動したときの情報も第１実施例
と同様に正確に伝達されている。
て作用しており、マスク２又はウエハ３が傾いたときの
測定誤差は第１実施例と同様になく、又光プローグ６が
上下方向、左右方向に移動したときの情報も第１実施例
と同様に正確に伝達されている。
第４図に示す第３実施例ではレーザーからの光束l1を
ウエハ３面上の物理光学素子Z5に入射させている。この
とき、ウエハ３で反射した光束（第１の光束）l2とl2の
進行に伴って物理光学素子Z6により角度θ４で回折した
回折光（第３の光束）l8を各々受光手段４面の点41、点
42に入射させている。又、光束l1をウエハ３面上の物理
光学素子Z5に入射させたとき物理光学素子Z5により角度
θ３で回折した所定次数の回折光（第２の光束）l7を受
光手段４面上の点43に入射させている。
ウエハ３面上の物理光学素子Z5に入射させている。この
とき、ウエハ３で反射した光束（第１の光束）l2とl2の
進行に伴って物理光学素子Z6により角度θ４で回折した
回折光（第３の光束）l8を各々受光手段４面の点41、点
42に入射させている。又、光束l1をウエハ３面上の物理
光学素子Z5に入射させたとき物理光学素子Z5により角度
θ３で回折した所定次数の回折光（第２の光束）l7を受
光手段４面上の点43に入射させている。
同図に示すように受光手段４面上における光束l2と光
束l8との間隔をD3、光束l2と光束l7との間隔をD4、受光
手段４とマスク２との間隔をG3,受光手段４とウエハ３
との間隔をG4とするとマスク２とウエハ３との間隔G5は G5＝G4−G3＝（D4/tanθ３）−（D3/tanθ４） ・・（３） 式より求めることができる。
束l8との間隔をD3、光束l2と光束l7との間隔をD4、受光
手段４とマスク２との間隔をG3,受光手段４とウエハ３
との間隔をG4とするとマスク２とウエハ３との間隔G5は G5＝G4−G3＝（D4/tanθ３）−（D3/tanθ４） ・・（３） 式より求めることができる。
本実施例では反射光l2が間隔D3、D4の基準として作用
しており、マスク２又はウエハ３が傾いたときの測定誤
差は第１実施例と同様になく、又光プローグ６が上下方
向に移動して間隔G3、G4が変化しても、その差G5は常に
一定であり、更に光プローグ６が左右に移動しても間隔
G5に関する情報は変化しない等の特長を有している。
しており、マスク２又はウエハ３が傾いたときの測定誤
差は第１実施例と同様になく、又光プローグ６が上下方
向に移動して間隔G3、G4が変化しても、その差G5は常に
一定であり、更に光プローグ６が左右に移動しても間隔
G5に関する情報は変化しない等の特長を有している。
第５図に示す第４実施例では第１図の第１実施例にお
いて光プローグ６内の受光手段４の前方にレンズ７を配
置し、レンズ７により２つの光束l2、l4の間隔を変化さ
せて（特に拡大させて）受光手段４面上に入射させた場
合である。
いて光プローグ６内の受光手段４の前方にレンズ７を配
置し、レンズ７により２つの光束l2、l4の間隔を変化さ
せて（特に拡大させて）受光手段４面上に入射させた場
合である。
このように２つの光束l2、l4の間隔を拡大することに
より測定精度の向上を図っている。
より測定精度の向上を図っている。
この他の作用及び効果等については第１実施例と同様
である。
である。
第６〜第10図は各々本発明の第５〜第９実施例の概略
図である。
図である。
同図において（Ａ）はマスク２とウエハ３に入射する
光束l1とマスク２又はウエハ３面上の物理光学素子から
の回折光を示す斜視図、同図（Ｂ）はマスク２とウエハ
３面上に設けた物理光学素子の説明図、同図（Ｃ）は同
図（Ａ）の側面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の正面図で
ある。
光束l1とマスク２又はウエハ３面上の物理光学素子から
の回折光を示す斜視図、同図（Ｂ）はマスク２とウエハ
３面上に設けた物理光学素子の説明図、同図（Ｃ）は同
図（Ａ）の側面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の正面図で
ある。
第５〜第９実施例ではいずれも光束l1をマスク２に対
して斜入射させることにより露光毎の光プローグ６の移
動量を０か極めて少なくすることによりスループットの
向上を図っている。
して斜入射させることにより露光毎の光プローグ６の移
動量を０か極めて少なくすることによりスループットの
向上を図っている。
第６図に示す第５実施例ではマスク２面上の物理光学
素子Z7に光束l1を斜入射させ、このとき物理光学素子Z7
からの回折光l9をウエハ３面上の物理光学素子Z8からの
反射光l10を不図示の受光手段に入射させている。又、
物理光学素子Z8に入射させている。そして物理光学素子
Z8からの回折光l11をマスク２面上の物理光学素子Z9に
入射させ、物理光学素子Z9からの回折光l12を受光手段
に入射させている。そして光束l10、l12との間隔を求め
ている。
素子Z7に光束l1を斜入射させ、このとき物理光学素子Z7
からの回折光l9をウエハ３面上の物理光学素子Z8からの
反射光l10を不図示の受光手段に入射させている。又、
物理光学素子Z8に入射させている。そして物理光学素子
Z8からの回折光l11をマスク２面上の物理光学素子Z9に
入射させ、物理光学素子Z9からの回折光l12を受光手段
に入射させている。そして光束l10、l12との間隔を求め
ている。
本実施例においては光束l1と不図示の受光手段へ入射
する光束l10、l12はマスク２とマスク２に対して垂直な
平面によって仕切られた４つの空間のうちの１つの空間
内を進行するように各要素を設定している。
する光束l10、l12はマスク２とマスク２に対して垂直な
平面によって仕切られた４つの空間のうちの１つの空間
内を進行するように各要素を設定している。
本実施例において光束l10、l12の受光手段に入射した
後の動作については第１図の第１実施例と同様である。
後の動作については第１図の第１実施例と同様である。
第７図の第６実施例は第３図の第１実施例を応用した
ものである。
ものである。
同図において光束l1はマスク２面上の物理光学素子Z1
0によって回折され回折光l13を発生する。光束l13はウ
エハ３面上の物理光学素子Z11に入射する。物理光学素
子Z11からの反射光l14はマスク２面上の物理光学素子Z1
0で回折され回折光l16を発生する。一方、物理光学素子
Z11で回折された回折光l15はマスク２を通過する。そし
て光束l16、l15は間隔を保ちながら不図示の受光手段に
入射する。
0によって回折され回折光l13を発生する。光束l13はウ
エハ３面上の物理光学素子Z11に入射する。物理光学素
子Z11からの反射光l14はマスク２面上の物理光学素子Z1
0で回折され回折光l16を発生する。一方、物理光学素子
Z11で回折された回折光l15はマスク２を通過する。そし
て光束l16、l15は間隔を保ちながら不図示の受光手段に
入射する。
この他は第３図の第２実施例と同様である。
第８図の第７実施例は第３図の第２実施例を応用した
ものである。
ものである。
同図において光束l1はマスク２面上の物理光学素子Z1
2に入射し、回折され回折光l17を発生する。光束l17は
ウエハ３面上の物理光学素子Z13に入射する。物理光学
素子Z13からの反射光l18はマスク２面上の物理光学素子
Z12で回折され回折光l20を発生する。一方、ウエハ３面
上の物理光学素子Z13に入射した光束l17は回折され回折
光l19を発生する。そして光束l19、l20は間隔を保ちな
がら受光手段に入射する。
2に入射し、回折され回折光l17を発生する。光束l17は
ウエハ３面上の物理光学素子Z13に入射する。物理光学
素子Z13からの反射光l18はマスク２面上の物理光学素子
Z12で回折され回折光l20を発生する。一方、ウエハ３面
上の物理光学素子Z13に入射した光束l17は回折され回折
光l19を発生する。そして光束l19、l20は間隔を保ちな
がら受光手段に入射する。
本実施例では受光手段の受光面の方向は第３図の第２
実施例の場合に比べて90度回転した方向に設定されてい
る。この他は第２実施例と同様である。
実施例の場合に比べて90度回転した方向に設定されてい
る。この他は第２実施例と同様である。
第９図の第８実施例は第３図の第２実施例を応用した
ものである。
ものである。
同図において光束l1をマスク２面上の物理光学素子Z1
4に入射させ、物理光学素子Z14からの回折光l21をウエ
ハ３面上の物理光学素子Z15に角度θ７で入射させてい
る。物理光学素子Z15からの反射光l22をマスク２面上の
物理光学素子Z16で回折させ回折光l24を発生させてい
る。又、物理光学素子Z15に於て角度θ２で回折する回
折光l23を発生させている。そして光束l23、l24を不図
示の受光手段に間隔D2で入射させている。このときマス
ク２とウエハ３との間隔G6は同図の間隔G2を（２）式か
ら求めて G6＝G2・cos（θ７）＝D2・cos（θ７）/tan（θ２） となる。
4に入射させ、物理光学素子Z14からの回折光l21をウエ
ハ３面上の物理光学素子Z15に角度θ７で入射させてい
る。物理光学素子Z15からの反射光l22をマスク２面上の
物理光学素子Z16で回折させ回折光l24を発生させてい
る。又、物理光学素子Z15に於て角度θ２で回折する回
折光l23を発生させている。そして光束l23、l24を不図
示の受光手段に間隔D2で入射させている。このときマス
ク２とウエハ３との間隔G6は同図の間隔G2を（２）式か
ら求めて G6＝G2・cos（θ７）＝D2・cos（θ７）/tan（θ２） となる。
第10図の第９実施例は第４図を第３実施例を応用した
ものである。
ものである。
同図において光束l1をマスク２面上の物理光学素子Z1
7に入射させ、物理光学素子Z17からの回折光l25をウエ
ハ３面上の物理光学素子Z19に角度θ８で入射させてい
る。
7に入射させ、物理光学素子Z17からの回折光l25をウエ
ハ３面上の物理光学素子Z19に角度θ８で入射させてい
る。
物理光学素子Z19からの反射光l26をマスク２面上の物
理光学素子Z18に入射させ、回折光l28を発生させてい
る。又、ウエハ３面上の物理光学素子Z19に入射した光
束l25から角度θ３で回折する回折光l27を発生させてい
る。そして光束l26、l27、l28を各々不図示の受光手段
に入射させている。
理光学素子Z18に入射させ、回折光l28を発生させてい
る。又、ウエハ３面上の物理光学素子Z19に入射した光
束l25から角度θ３で回折する回折光l27を発生させてい
る。そして光束l26、l27、l28を各々不図示の受光手段
に入射させている。
このときマスク２とウエハ３との間隔G7は同図の間隔
G5を（３）式から求めて G7＝G5cos（θ８） ＝｛D4/tan（θ３）−D3/tan（θ４）｝cosθ８ となる。
G5を（３）式から求めて G7＝G5cos（θ８） ＝｛D4/tan（θ３）−D3/tan（θ４）｝cosθ８ となる。
以上は本発明に係る代表的な実施例を示したが、この
他にも種々の変形例が適用可能である。
他にも種々の変形例が適用可能である。
（発明の効果） 本発明によれば第１物体面上と第２物体面上に各々設
けた物理光学素子からの回折光又は反射光（透過光）を
利用することにより、第１物体及び第２物体が多少傾い
ても又、被測定物と光プローグとの相対的な位置が多少
変化しても、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
置を達成することができる。
けた物理光学素子からの回折光又は反射光（透過光）を
利用することにより、第１物体及び第２物体が多少傾い
ても又、被測定物と光プローグとの相対的な位置が多少
変化しても、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
置を達成することができる。
又、露光時の光プローグの移動量が０か僅かな量であ
る為スループットの向上を図ることのできる間隔測定装
置を達成することができる。
る為スループットの向上を図ることのできる間隔測定装
置を達成することができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２図は
第１図のウエハが傾いたときの説明図、第３、第４、第
５図は本発明の第２、第３、第４実施例の光学系の概略
図である。第６〜第10図は各々本発明の第５〜第９実施
例の説明図、第６〜第10図において（Ａ）は光束l1と回
折光との関係を示す模式図、（Ｂ）はマスクとウエハ面
上の物理光学素子の説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の側面
図、（Ｄ）は同図（Ａ）の正面図である。第11図は従来
の間隔測定装置の概略図である。 図中、１はビームスプリッター、２は第１物体、３は第
２物体、４は受光手段、５は信号処理回路、６は光プロ
ーグ、Z1〜Z19は物理光学素子、l1〜l28は光束である。
第１図のウエハが傾いたときの説明図、第３、第４、第
５図は本発明の第２、第３、第４実施例の光学系の概略
図である。第６〜第10図は各々本発明の第５〜第９実施
例の説明図、第６〜第10図において（Ａ）は光束l1と回
折光との関係を示す模式図、（Ｂ）はマスクとウエハ面
上の物理光学素子の説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の側面
図、（Ｄ）は同図（Ａ）の正面図である。第11図は従来
の間隔測定装置の概略図である。 図中、１はビームスプリッター、２は第１物体、３は第
２物体、４は受光手段、５は信号処理回路、６は光プロ
ーグ、Z1〜Z19は物理光学素子、l1〜l28は光束である。
Claims (3)
- 【請求項１】一部に物理光学素子を設けた第１物体と第
２物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物
体との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入射
手段と、 該２つの物理光学素子の一方で反射する第１の光束と、 該２つの物理光学素子の双方で回折する第２と光束とを
受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置とを検
出することにより該第１物体と第２物体との間隔を求め
る信号処理回路と、 を有することを特徴とする間隔測定装置。 - 【請求項２】一部に物理光学素子を設けた第１物体と第
２物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物
体との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入射
手段と、 該２つの物理光学素子の一方で回折する第１の光束と、 該２つの物理光学素子の一方で反射し、他方で回折する
第２の光束とを受光する受光手段と、 該第１、第２の光束の該受光手段面上の入射位置を検出
することにより該第１物体と第２物体との間隔を求める
信号処理回路と を有することを特徴とする間隔測定装置。 - 【請求項３】一部に物理光学素子を設けた第１物体と第
２物体の２つの物体を対向配置し、該第１物体と第２物
体との間隔を求める間隔測定装置において、 該２つの物理光学素子に各々光束を入射させる光束入射
手段と、 該２つの物理光学素子の一方で反射する第１の光束と、
該２つの物理光学素子の該一方で回折する第２の光束
と、該２つの物理光学素子の他方で回折する第３の光束
とを受光する受光手段と、 該第１、第２、第３の光束の該受光手段面上の入射位置
を検出することにより該第１物体と第２物体との間隔を
求める信号処理回路と を有することを特徴とする間隔測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8458788A JP2643270B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 間隔測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8458788A JP2643270B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 間隔測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257208A JPH01257208A (ja) | 1989-10-13 |
| JP2643270B2 true JP2643270B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=13834803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8458788A Expired - Fee Related JP2643270B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 間隔測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643270B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP8458788A patent/JP2643270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01257208A (ja) | 1989-10-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |