JP2656333B2 - 間隙設定方法および装置 - Google Patents
間隙設定方法および装置Info
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- JP2656333B2 JP2656333B2 JP63329732A JP32973288A JP2656333B2 JP 2656333 B2 JP2656333 B2 JP 2656333B2 JP 63329732 A JP63329732 A JP 63329732A JP 32973288 A JP32973288 A JP 32973288A JP 2656333 B2 JP2656333 B2 JP 2656333B2
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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
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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
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- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、対向配置された第１の物体と第２の物体と
の間隙を設定するときに適した間隙設定方法および装置
に関する。
の間隙を設定するときに適した間隙設定方法および装置
に関する。
（従来の技術） 周知のように、超LSIの回線パターンを形成するとき
には、露光装置が使用されている。このような装置を用
いてパターン転写を行なう場合、露光に先立ってマスク
とウェハとの間隙を高精度に設定する必要がある。
には、露光装置が使用されている。このような装置を用
いてパターン転写を行なう場合、露光に先立ってマスク
とウェハとの間隙を高精度に設定する必要がある。
ところで、マスクとウェハとの間隙設定法としては、
回折格子を用いた設定法が知られている。この設定法
は、第５図に示すように、マスク１にストライプ状の回
折格子２を設けるとともにウェハ３に反射面４を設けて
いる。そして、マスク１の上面からレーザ光５を照射し
て、回折格子２によって生じる１次回折光の強度I+1ま
たは−１次回折光の強度I-1を測定し、この強度と第６
図に示す関係を利用してマスク１とウェハ３との間隙を
目標値に設定するようにしている。
回折格子を用いた設定法が知られている。この設定法
は、第５図に示すように、マスク１にストライプ状の回
折格子２を設けるとともにウェハ３に反射面４を設けて
いる。そして、マスク１の上面からレーザ光５を照射し
て、回折格子２によって生じる１次回折光の強度I+1ま
たは−１次回折光の強度I-1を測定し、この強度と第６
図に示す関係を利用してマスク１とウェハ３との間隙を
目標値に設定するようにしている。
しかしながら、このような間隙設定法では、回折光の
強度を測定しているので、レーザ光５のマスク材料に対
する透過率、ウェハ表面に対する反射率等に変化がある
と、必然的に信号（光強度）の対雑音比（S/N比）が悪
くなる。この結果、マスク１とウェハ３との間隙設定の
精度が劣化することになる。たとえば超過LSIの製造で
は、10数工程のプロセスがある。各工程を経ることによ
ってウェハ表面の反射率は変化する。このため、上記の
ようにSN比が悪くなり、マスク１とウェハ３との間隙を
高精度に設定するのが困難になるという不具合があっ
た。
強度を測定しているので、レーザ光５のマスク材料に対
する透過率、ウェハ表面に対する反射率等に変化がある
と、必然的に信号（光強度）の対雑音比（S/N比）が悪
くなる。この結果、マスク１とウェハ３との間隙設定の
精度が劣化することになる。たとえば超過LSIの製造で
は、10数工程のプロセスがある。各工程を経ることによ
ってウェハ表面の反射率は変化する。このため、上記の
ようにSN比が悪くなり、マスク１とウェハ３との間隙を
高精度に設定するのが困難になるという不具合があっ
た。
（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、回折格子を用いた従来の間隙設定法で
は、回折光の強度を計測しているため、LSI製造のプロ
セスを経たウェハのような対象物に対しては、S/N比が
悪くなり、高精度な間隙設定が困難であった。
は、回折光の強度を計測しているため、LSI製造のプロ
セスを経たウェハのような対象物に対しては、S/N比が
悪くなり、高精度な間隙設定が困難であった。
そこで本発明は、回折光の強度に頼らず、回折光の時
間的位相を計測することによって、高精度な間隙設定を
可能とした間隙設定方法および装置を提供することを目
的としている。
間的位相を計測することによって、高精度な間隙設定を
可能とした間隙設定方法および装置を提供することを目
的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明によれば、ストライプ状の回折格子を備えた第
１の物体と第２の物体に光を入射して干渉させ、該干渉
した光を検出することによって、前記第１の物体と前記
第２の物体との間隙を所定量に設定するための間隙設定
装置において、互いに干渉し合う周波数f1の第１の光と
周波数f2の第２の光を周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変化
する参照信号に変換する参照信号変換手段と、前記第１
の物体と前記第２の物体とに互いに直交する方向に配置
された前記回折格子のストライプパターンに対して、前
記第１の光と前記第２の光とを、前記第１の物体のスト
ライプパターンと交差する面内で、かつ該面内の入射軸
を境にして対称方向から該入射軸に対して所定の角度で
入射させて干渉させる手段と、前記第１の光と前記第２
の光とが前記第１の物体を通過し、回折され、前記第２
の物体で反射され、再び前記第１の物体を通過して回折
され、互いに干渉し合い、該干渉し合った光を受光し、
周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する検出信号を得る検
出手段と、前記参照信号変換手段から得られる参照信号
と前記検出手段から得られる検出信号との位相を比較す
る位相比較手段と、前記位相比較手段からの信号によっ
て前記第１の物体と前記第２の物体との間隙を所定量に
設定する間隙設定手段とを備えている。
１の物体と第２の物体に光を入射して干渉させ、該干渉
した光を検出することによって、前記第１の物体と前記
第２の物体との間隙を所定量に設定するための間隙設定
装置において、互いに干渉し合う周波数f1の第１の光と
周波数f2の第２の光を周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変化
する参照信号に変換する参照信号変換手段と、前記第１
の物体と前記第２の物体とに互いに直交する方向に配置
された前記回折格子のストライプパターンに対して、前
記第１の光と前記第２の光とを、前記第１の物体のスト
ライプパターンと交差する面内で、かつ該面内の入射軸
を境にして対称方向から該入射軸に対して所定の角度で
入射させて干渉させる手段と、前記第１の光と前記第２
の光とが前記第１の物体を通過し、回折され、前記第２
の物体で反射され、再び前記第１の物体を通過して回折
され、互いに干渉し合い、該干渉し合った光を受光し、
周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する検出信号を得る検
出手段と、前記参照信号変換手段から得られる参照信号
と前記検出手段から得られる検出信号との位相を比較す
る位相比較手段と、前記位相比較手段からの信号によっ
て前記第１の物体と前記第２の物体との間隙を所定量に
設定する間隙設定手段とを備えている。
本発明の間隙設定方法によれば、周波数f1の第１の光
と周波数f2の第２の光とを、ストライプ状の回折格子を
備えた第１の物体に該ストライプパターンに対して交差
する面内で、かつ該面内の入射軸を境にして対称方向か
ら、該入射軸に対して所定の角度で入射させて干渉させ
る段階と、前記第１の物体に備えられたストライプパタ
ーンの方向に対して直交する方向にストライプ状の回折
格子が備えられ、前記第１の物体と対向して配置される
第２の物体で、前記第１の物体を通過してきた光を反射
させ、再び前記第１の物体を通過した光から周波数Δｆ
＝|f2−f1|で時間変化する検出信号を検出する段階と、
互いに干渉し合う前記第１の光と前記第２の光を周波数
Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する参照信号に変換する段階
と、前記参照信号と前記検出信号との位相差を計測する
段階と、前記位相差に応じて前記第１の物体と前記第２
の物体との間隙を所定量に設定する段階とを備えてい
る。
と周波数f2の第２の光とを、ストライプ状の回折格子を
備えた第１の物体に該ストライプパターンに対して交差
する面内で、かつ該面内の入射軸を境にして対称方向か
ら、該入射軸に対して所定の角度で入射させて干渉させ
る段階と、前記第１の物体に備えられたストライプパタ
ーンの方向に対して直交する方向にストライプ状の回折
格子が備えられ、前記第１の物体と対向して配置される
第２の物体で、前記第１の物体を通過してきた光を反射
させ、再び前記第１の物体を通過した光から周波数Δｆ
＝|f2−f1|で時間変化する検出信号を検出する段階と、
互いに干渉し合う前記第１の光と前記第２の光を周波数
Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する参照信号に変換する段階
と、前記参照信号と前記検出信号との位相差を計測する
段階と、前記位相差に応じて前記第１の物体と前記第２
の物体との間隙を所定量に設定する段階とを備えてい
る。
（作 用） 第１の物体に設けられた第１の回折格子と第２の物体
に設けられた第２の回折格子とは互いに直交するストラ
イプ状の回折格子であるため、第１の回折格子→第２の
回折格子→第１の回折格子を経由して得られる回折光の
うち、±１次までの回折光は第２図に示すように９通り
の方向で得られる。すなわち、第２図はＺ方向を間隙設
定方向としたもので、図中15は第１の物体に設けられた
ストライプ状の第１の回折格子を示し、16は第２の物体
に設けられたストライプ状の第２の回折格子を示し、20
および21は第１の回折格子15に対してストライプ方向に
直交する面27内で、かつ入射軸28を境にして左右対称に
斜め方向から入射された周波数がf1の第１の光と周波数
がf2の第２の光を示している。本発明では第１の回折格
子15のストライプ方向と直交する方向には、たとえば＋
１次、ストライプの延びる方向には＋１次あるいは−１
次の回折光（1,±１）を検出光29とし、この検出光29の
位相変化を計測している。このような位相変化に基いて
間隙調整を行なわせているので、第２の物体の表面状態
（反射率等）の影響を受けることなく、また第１の物体
と第２の物体との対向方向とは直交する方向の位置ずれ
には無関係に第１の物体と第２の物体との間隙を設定す
ることができる。その理由を以下に詳しく説明する。
に設けられた第２の回折格子とは互いに直交するストラ
イプ状の回折格子であるため、第１の回折格子→第２の
回折格子→第１の回折格子を経由して得られる回折光の
うち、±１次までの回折光は第２図に示すように９通り
の方向で得られる。すなわち、第２図はＺ方向を間隙設
定方向としたもので、図中15は第１の物体に設けられた
ストライプ状の第１の回折格子を示し、16は第２の物体
に設けられたストライプ状の第２の回折格子を示し、20
および21は第１の回折格子15に対してストライプ方向に
直交する面27内で、かつ入射軸28を境にして左右対称に
斜め方向から入射された周波数がf1の第１の光と周波数
がf2の第２の光を示している。本発明では第１の回折格
子15のストライプ方向と直交する方向には、たとえば＋
１次、ストライプの延びる方向には＋１次あるいは−１
次の回折光（1,±１）を検出光29とし、この検出光29の
位相変化を計測している。このような位相変化に基いて
間隙調整を行なわせているので、第２の物体の表面状態
（反射率等）の影響を受けることなく、また第１の物体
と第２の物体との対向方向とは直交する方向の位置ずれ
には無関係に第１の物体と第２の物体との間隙を設定す
ることができる。その理由を以下に詳しく説明する。
第１の回折格子15のストライプ方向と直交する方向を
x,ストライプ方向をｙとして、x,y方向の回折次数を
（n,r）で表わすと、周波数ｆの光がｘ方向に入射軸28
に対して入射角αで入射する場合、（n,r）次の回折光
の強度Ｉ（n,r）は次式となる。
x,ストライプ方向をｙとして、x,y方向の回折次数を
（n,r）で表わすと、周波数ｆの光がｘ方向に入射軸28
に対して入射角αで入射する場合、（n,r）次の回折光
の強度Ｉ（n,r）は次式となる。
ここで、Ｚ＝πλz/Px2,Px,Pyはx,y方向のピッチ、ｚ
は第１の物体と第２の物体との間のギャップ長、λは波
長、MCk,MClは第１の回折格子15のそれぞれｋ次、ｌ次
のフーリエ係数、WC（0,r）は第２の回折格子16の（0,
r）次のフーリエ係数である。ｉは虚数単位を示してい
る。
は第１の物体と第２の物体との間のギャップ長、λは波
長、MCk,MClは第１の回折格子15のそれぞれｋ次、ｌ次
のフーリエ係数、WC（0,r）は第２の回折格子16の（0,
r）次のフーリエ係数である。ｉは虚数単位を示してい
る。
第２図に示すように、たとえば第１の物体をマスクと
し、このマスクにストライプパターンを有した第１の回
折格子15を、また第２の物体をウェハとし、このウェハ
にストライプパターンを有した第２の回折格子16を設け
た場合を考える。今、sinα１＝＋λ/Pxを満たす入射角
で周波数f1の第１の光20が、sinα２＝−λ/Pxを満たす
入射角で周波数f2の第２の光21が第１の回折格子15へ入
射したものとする。このとき、周波数f1とf2の光がマス
ク→ウェハ→マスクと順次回折して得られる回折光のう
ち、周波数f1については、１＋k1＋０＋l1＝１＝n1,r1
＝±１となる組み合せを考え、Ｉ（n1,r1）＝Ｉ（1,±
１）を受光する。同じように、周波数f2については、−
１＋k2＋０＋l2＝１＝n2,r2＝±１となる組み合せを考
え、Ｉ（n2,r2）＝（1,±１）を受光する。すなわち、
第１の回折格子15のストライプ方向と直交する方向は１
次、ストライプ方向には１次あるいは−１次の方向に出
てくる周波数とf1とf2の光を受光する。
し、このマスクにストライプパターンを有した第１の回
折格子15を、また第２の物体をウェハとし、このウェハ
にストライプパターンを有した第２の回折格子16を設け
た場合を考える。今、sinα１＝＋λ/Pxを満たす入射角
で周波数f1の第１の光20が、sinα２＝−λ/Pxを満たす
入射角で周波数f2の第２の光21が第１の回折格子15へ入
射したものとする。このとき、周波数f1とf2の光がマス
ク→ウェハ→マスクと順次回折して得られる回折光のう
ち、周波数f1については、１＋k1＋０＋l1＝１＝n1,r1
＝±１となる組み合せを考え、Ｉ（n1,r1）＝Ｉ（1,±
１）を受光する。同じように、周波数f2については、−
１＋k2＋０＋l2＝１＝n2,r2＝±１となる組み合せを考
え、Ｉ（n2,r2）＝（1,±１）を受光する。すなわち、
第１の回折格子15のストライプ方向と直交する方向は１
次、ストライプ方向には１次あるいは−１次の方向に出
てくる周波数とf1とf2の光を受光する。
k1＋l1＝0,k2＋l2＝２を満たす組み合せを、各格子で
の回折次数を±１次まで考慮して周波数f1とf2について
Ｉ（1,±１）を複素振幅表示すると、それぞれ次式で表
わされる。
の回折次数を±１次まで考慮して周波数f1とf2について
Ｉ（1,±１）を複素振幅表示すると、それぞれ次式で表
わされる。
式（２）と式（３）より回折光強度Ｉ（1,±１）＝|u
f1＋uf2|2を計算すると、次式が得られる。
f1＋uf2|2を計算すると、次式が得られる。
Ｉ（1,±１）∝２（1/π）6cos（２πΔft＋8Z） ＋２（1/π）6cos（２πΔft） ＋1/2（1/π）4cos（２πΔft＋2Z） …（４） ここで、ΔｆはΔｆ＝|f2−f1|、ｔは時間である。
さらに、式（４）を書きなおすと次式となる。
式（５）の中で、 Ａ＝２（1/π）6sin 8Z＋1/2（1/π）4sin 2Z …（６） Ｂ＝２（1/π）6cos 8Z＋２（1/π）６ ＋1/2（1/π）4cos 2Z …（７） φＧ＝tan-1（A/B） …（８） である。
式（５）〜式（８）より、Ｉ（1,±１）は、周波数Δ
ｆ＝|f2−f1|でビートをうつ信号であり、位相ずれφＧ
を含んでいる。この位相ずれφＧは、回折光強度Ｉ（1,
±１）と参照信号IRef＝ａ・cos|2π（f2−f1）t|（た
だし、ａは０でない定数）との間の位相ずれとして求め
られる。位相ずれφＧは、ｚ項を含み、Δｚ項を含んで
いない。したがって、位相ずれφＧは、マスクとウェハ
との間の間隙の変化に伴ってのみ変化し、マスクとウェ
ハとが対向方向と直交する方向に変化しても変化しな
い。したがって、位相ずれ（φＧ）を計測することによ
り、マスクとウェハの位置ずれとは無関係にマスクとウ
ェハとの間のギャップ長（間隙）を設定することが可能
となる。
ｆ＝|f2−f1|でビートをうつ信号であり、位相ずれφＧ
を含んでいる。この位相ずれφＧは、回折光強度Ｉ（1,
±１）と参照信号IRef＝ａ・cos|2π（f2−f1）t|（た
だし、ａは０でない定数）との間の位相ずれとして求め
られる。位相ずれφＧは、ｚ項を含み、Δｚ項を含んで
いない。したがって、位相ずれφＧは、マスクとウェハ
との間の間隙の変化に伴ってのみ変化し、マスクとウェ
ハとが対向方向と直交する方向に変化しても変化しな
い。したがって、位相ずれ（φＧ）を計測することによ
り、マスクとウェハの位置ずれとは無関係にマスクとウ
ェハとの間のギャップ長（間隙）を設定することが可能
となる。
上述した証明は、（1,±１）次の回折光のみについて
なされているが、（n,±１）次の回折光（ただし、ｎは
整数）が検出される場合であっても、位相ずれφＧは位
置ずれに依存しない。また、第１および第２の光20、21
の入射方向を第３図に示すように設定することもでき
る。すなわち、この例では第１の回折格子15上にｚ方向
と平行で、ｙ方向とは直交する仮想面101を想定すると
ともに仮想面101に対してｙ方向に所定の角度βだけ傾
斜した仮想面102を想定し、さらに仮想面102上にｘ方向
と直交する入射軸28を規定している。そして、第１およ
び第２の光20、21を仮想面102に沿わせて入射軸28を基
準にして対称に、また入射軸28に対して±αだけ傾斜さ
せ、入射軸28と第１の回折格子15との交点103に集光す
るように入射させている。第１の回折格子15→第２の回
折格子16→第１の回折格子15を経由して得られる回折光
は、仮想面101を境にして仮想面102と対称な仮想面104
に沿いｘ方向と直交するｚ′軸上の点を原点（0,0）と
した二次元分布となる。この場合には、たとえば（1,±
１）の回折光が検出光として検出される。
なされているが、（n,±１）次の回折光（ただし、ｎは
整数）が検出される場合であっても、位相ずれφＧは位
置ずれに依存しない。また、第１および第２の光20、21
の入射方向を第３図に示すように設定することもでき
る。すなわち、この例では第１の回折格子15上にｚ方向
と平行で、ｙ方向とは直交する仮想面101を想定すると
ともに仮想面101に対してｙ方向に所定の角度βだけ傾
斜した仮想面102を想定し、さらに仮想面102上にｘ方向
と直交する入射軸28を規定している。そして、第１およ
び第２の光20、21を仮想面102に沿わせて入射軸28を基
準にして対称に、また入射軸28に対して±αだけ傾斜さ
せ、入射軸28と第１の回折格子15との交点103に集光す
るように入射させている。第１の回折格子15→第２の回
折格子16→第１の回折格子15を経由して得られる回折光
は、仮想面101を境にして仮想面102と対称な仮想面104
に沿いｘ方向と直交するｚ′軸上の点を原点（0,0）と
した二次元分布となる。この場合には、たとえば（1,±
１）の回折光が検出光として検出される。
式（８）を計算し、横軸にマスクとウェハとの間のギ
ャップ長（ｚ）、縦軸にずれ（φＧ）をとって示したの
が第４図である。なお、このときの第１の回折格子15の
ピッチはpx＝4.4μｍである。図から判かるようにギャ
ップ長の検出範囲は±10μｍと広く、予めマスクとウェ
ハとのギャップ長がこの範囲にありさえすれば、正確に
ｚ＝30μｍに設定することができる。
ャップ長（ｚ）、縦軸にずれ（φＧ）をとって示したの
が第４図である。なお、このときの第１の回折格子15の
ピッチはpx＝4.4μｍである。図から判かるようにギャ
ップ長の検出範囲は±10μｍと広く、予めマスクとウェ
ハとのギャップ長がこの範囲にありさえすれば、正確に
ｚ＝30μｍに設定することができる。
また本発明では、回折光の強度ではなく、位相を計測
しているので、LSI製造のプロセスを経たウェハ（使用
レーザ光の反射率が変化し、回折光の強度が変化する）
に対しても、φＧ＝ｆ（ｚ）曲線の特性は変化しない。
したがって、高精度なギャップ長検出が行なえ、その結
果として高精度な間隙設定が可能となる。
しているので、LSI製造のプロセスを経たウェハ（使用
レーザ光の反射率が変化し、回折光の強度が変化する）
に対しても、φＧ＝ｆ（ｚ）曲線の特性は変化しない。
したがって、高精度なギャップ長検出が行なえ、その結
果として高精度な間隙設定が可能となる。
（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図には本発明の一実施例に係る間隙設定装置マス
クとウェハとのギャップ長設定を行なわせる例の模式図
が示されている。
クとウェハとのギャップ長設定を行なわせる例の模式図
が示されている。
同図において、11はｘ方向に移動可能に設けられたウ
ェハテーブルである。このウェハテーブル11上にはウェ
ハ12が載置されている。ウェハ12上には所定の間隙
（ｚ）を設けてマスク13が配置されている。このマスク
13はマスクテーブル14によって支持されている。
ェハテーブルである。このウェハテーブル11上にはウェ
ハ12が載置されている。ウェハ12上には所定の間隙
（ｚ）を設けてマスク13が配置されている。このマスク
13はマスクテーブル14によって支持されている。
マスク13の所定の位置には、透過型の第１の回折格子
15が配置されている。また、この回折格子15と対向する
ウェハ12の上面には、反射型の第２の回折格子16が配置
されている。これら回折格子15,16は、第２図に示すよ
うなパターンを有している。すなわち、第１の回折格子
15はｘ方向の格子ピッチがpxのストライプ状のパターン
を有しており、第２の回折格子16はピッチpyで第１回折
格子15と直交するストライプ状のパターンを有してい
る。
15が配置されている。また、この回折格子15と対向する
ウェハ12の上面には、反射型の第２の回折格子16が配置
されている。これら回折格子15,16は、第２図に示すよ
うなパターンを有している。すなわち、第１の回折格子
15はｘ方向の格子ピッチがpxのストライプ状のパターン
を有しており、第２の回折格子16はピッチpyで第１回折
格子15と直交するストライプ状のパターンを有してい
る。
図中17は周波数f1の光と周波数f2の光とを送出する、
たとえばゼーマン効果形レーザ光源である。このレーザ
光源17から送出されたレーザ光は、ビームスプリッタ18
と偏光ビームスプリッタ19とを通り、周波数f1の第１の
光と周波数f2の第２の光21とに分離される。第１および
第２の光20,21は、それぞれミラー22,23,24,25および26
を経て、第２図に示したように、第１の回折格子15に対
して、第１の回折格子15のストライプパターンに直交す
る面27内で、かつ入射軸28を境にして左右対称に斜め方
向から、たとえばsinα１＝λ/px,sinα２＝−λ/pxを
満たす角度で入射される。
たとえばゼーマン効果形レーザ光源である。このレーザ
光源17から送出されたレーザ光は、ビームスプリッタ18
と偏光ビームスプリッタ19とを通り、周波数f1の第１の
光と周波数f2の第２の光21とに分離される。第１および
第２の光20,21は、それぞれミラー22,23,24,25および26
を経て、第２図に示したように、第１の回折格子15に対
して、第１の回折格子15のストライプパターンに直交す
る面27内で、かつ入射軸28を境にして左右対称に斜め方
向から、たとえばsinα１＝λ/px,sinα２＝−λ/pxを
満たす角度で入射される。
この入射した光は、第１の回折格子15を透過回折した
後、第２の回折格子16で反射回折され、再び第１の回折
格子15を透過して回折されるのであるが、この回折光の
うちの特定の方向の光、この実施例では第２図における
Ｉ（1,1）方向の光を検出光29としてミラー30,31を介し
て信号処理部32へ導くようにしている。
後、第２の回折格子16で反射回折され、再び第１の回折
格子15を透過して回折されるのであるが、この回折光の
うちの特定の方向の光、この実施例では第２図における
Ｉ（1,1）方向の光を検出光29としてミラー30,31を介し
て信号処理部32へ導くようにしている。
信号処理部32は、ミラー30,31によって導かれた検出
光29を偏光板33を介してフォトセンサ34に導入して周波
数Δｆ＝|f2＋f1|で時間変化するビート信号に変換し、
これを検出信号35としている。一方、レーザ光源17から
出た周波数の異なる２つの光をビームスプリッタ18から
分岐させ、これを偏光板39（参照信号変換手段）を介し
てフォトセンサ37（参照信号変換手段）に導いて周波数
Δｆ＝|f2−f1|で時間変化するビート信号に変換し、こ
れを参照信号38としている。そして、参照信号38と検出
信号35とを位相計39（位相比較手段）に導入し、この位
相計39で参照信号38に対する検出信号の位相ずれ（位相
差）を計測している。位相計39の出力はマスクテーブル
14のｚ方向の位置調整を行うテーブル駆動装置40（間隙
設定手段）の制御信号として与えられる。このテーブル
駆動装置40は、位相計39の出力が零、つまり第４図に示
す位相ずれ（φＧ）が零となるようにマスクテーブル14
をｚ方向に駆動するように構成されている。したがっ
て、マスク13とウェハ12との間隙が目標値に自動設定さ
れることになる。このとき、上記間隙の設定はマスク13
とウェハ12とのｘ方向への位置ずれとは無関係に行なわ
れる。なお、第１図中41はウェハテーブル11をｘ方向に
移動させるための駆動機構を示している。
光29を偏光板33を介してフォトセンサ34に導入して周波
数Δｆ＝|f2＋f1|で時間変化するビート信号に変換し、
これを検出信号35としている。一方、レーザ光源17から
出た周波数の異なる２つの光をビームスプリッタ18から
分岐させ、これを偏光板39（参照信号変換手段）を介し
てフォトセンサ37（参照信号変換手段）に導いて周波数
Δｆ＝|f2−f1|で時間変化するビート信号に変換し、こ
れを参照信号38としている。そして、参照信号38と検出
信号35とを位相計39（位相比較手段）に導入し、この位
相計39で参照信号38に対する検出信号の位相ずれ（位相
差）を計測している。位相計39の出力はマスクテーブル
14のｚ方向の位置調整を行うテーブル駆動装置40（間隙
設定手段）の制御信号として与えられる。このテーブル
駆動装置40は、位相計39の出力が零、つまり第４図に示
す位相ずれ（φＧ）が零となるようにマスクテーブル14
をｚ方向に駆動するように構成されている。したがっ
て、マスク13とウェハ12との間隙が目標値に自動設定さ
れることになる。このとき、上記間隙の設定はマスク13
とウェハ12とのｘ方向への位置ずれとは無関係に行なわ
れる。なお、第１図中41はウェハテーブル11をｘ方向に
移動させるための駆動機構を示している。
上記構成の間隙設定装置において、検出光29に供され
る回折光Ｉ（1,1）は、第１の回折格子15で反射・回折
される光とは方向が異なるので、この光と干渉すること
がない。また、前記説明から判かれるように、マスク13
とウェハ12とのｘ方向への位置ずれとは無関係に、しか
もマスク13の光透過率やウェハ12の光反射率には無関係
に高精度な間隙設定を行なうことができる。
る回折光Ｉ（1,1）は、第１の回折格子15で反射・回折
される光とは方向が異なるので、この光と干渉すること
がない。また、前記説明から判かれるように、マスク13
とウェハ12とのｘ方向への位置ずれとは無関係に、しか
もマスク13の光透過率やウェハ12の光反射率には無関係
に高精度な間隙設定を行なうことができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。たとえば、回折格子への入射光（f1,f2の２つ光）
をｙ方向に傾けて入射させれば、つまり第３図に示すよ
うに入射軸28をｙ方向に傾けて入射させれば、前述した
作用効果が得られるとともに測定用の光学系がたとえば
露光用の光（たとえばＸ線）を遮らないようにすること
ができる。また、本発明は、特にマスクとウェハの間隙
設定に適用を限定されるものではなく、高精度の間隙設
定を行う他の用途への適用も可能である。さらに第１お
よび第２の回折格子は振幅格子、位相格子のいずれであ
ってもよい。
い。たとえば、回折格子への入射光（f1,f2の２つ光）
をｙ方向に傾けて入射させれば、つまり第３図に示すよ
うに入射軸28をｙ方向に傾けて入射させれば、前述した
作用効果が得られるとともに測定用の光学系がたとえば
露光用の光（たとえばＸ線）を遮らないようにすること
ができる。また、本発明は、特にマスクとウェハの間隙
設定に適用を限定されるものではなく、高精度の間隙設
定を行う他の用途への適用も可能である。さらに第１お
よび第２の回折格子は振幅格子、位相格子のいずれであ
ってもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、第１の物体
（たとえばマスク）と第２の物体（たとえばウェハ）と
の間隙（ギャップ）を、両者の対向方向と直交する方向
への位置ずれとは無関係に、かつ表面状態の変化（たと
えばプロセスに伴なう反射率の変化等）によらずに高精
度に設定することができる。
（たとえばマスク）と第２の物体（たとえばウェハ）と
の間隙（ギャップ）を、両者の対向方向と直交する方向
への位置ずれとは無関係に、かつ表面状態の変化（たと
えばプロセスに伴なう反射率の変化等）によらずに高精
度に設定することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る間隙設定装置をマスク
とウェハとの間隙設定に適用した例の模式図、第２図は
同装置における回折格子および入射光の方向および回折
光の方向を説明するための図、第３図は回折格子および
入射光の方向および回折光の方向の別の例を説明するた
めの図、第４図は同装置で得られる位相ずれと間隙の関
係を示す図、第５図と第６図は従来例を説明するための
図である。 12……ウェハ、13……マスク、14……マスクテーブル、
15……第１の回折格子、16……第２の回折格子、17……
レーザ光源、18……ビームスプリッタ、19……偏光ビー
ムスプリッタ、20……第１の光、21……第２の光、22,2
3,24,25,26,30,31……ミラー、29……検出光、32……信
号処理部、34,37……フォトセンサ、35……検出信号、3
8……参照信号、39……位相計、40……テーブル駆動装
置。
とウェハとの間隙設定に適用した例の模式図、第２図は
同装置における回折格子および入射光の方向および回折
光の方向を説明するための図、第３図は回折格子および
入射光の方向および回折光の方向の別の例を説明するた
めの図、第４図は同装置で得られる位相ずれと間隙の関
係を示す図、第５図と第６図は従来例を説明するための
図である。 12……ウェハ、13……マスク、14……マスクテーブル、
15……第１の回折格子、16……第２の回折格子、17……
レーザ光源、18……ビームスプリッタ、19……偏光ビー
ムスプリッタ、20……第１の光、21……第２の光、22,2
3,24,25,26,30,31……ミラー、29……検出光、32……信
号処理部、34,37……フォトセンサ、35……検出信号、3
8……参照信号、39……位相計、40……テーブル駆動装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−93307（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17401（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243803（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】ストライプ状の回折格子を備えた第１の物
体と第２の物体に光を入射して干渉させ、該干渉した光
を検出することによって、前記第１の物体と前記第２の
物体との間隙を所定量に設定するための間隙設定装置に
おいて、 互いに干渉し合う周波数f1の第１の光と周波数f2の第２
の光を周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する参照信号に
変換する参照信号変換手段と、 前記第１の物体と前記第２の物体とに互いに直交する方
向に配置された前記回折格子のストライプパターンに対
して、前記第１の光と前記第２の光とを、前記第１の物
体のストライプパターンと交差する面内で、かつ該面内
の入射軸を境にして対称方向から該入射軸に対して所定
の角度で入射させて干渉させる手段と、 前記第１の光と前記第２の光とが前記第１の物体を通過
し、回折され、前記第２の物体で反射され、再び前記第
１の物体を通過して回折され、互いに干渉し合い、該干
渉し合った光を受光し、周波数Δｆ＝|f2−f1|で時間変
化する検出信号を得る検出手段と、 前記参照信号変換手段から得られる参照信号と前記検出
手段から得られる検出信号との位相を比較する位相比較
手段と、 前記位相比較手段からの信号によって前記第１の物体と
前記第２の物体との間隙を所定量に設定する間隙設定手
段と を具備してなることを特徴とする間隙設定装置。 - 【請求項２】前記検出手段は、前記第１の物体と前記第
２の物体とを通過した回折光のうち、前記第１の物体に
備えられるストライプパターンと直交する方向にｎ次
（ただし、ｎは整数）、該ストライプパターンと同一方
向に±１次となる回折光（n,±１）を受光してΔｆ＝|f
2−f1|の周波数で時間変化する検出信号を得ることを特
徴とする請求項１に記載の間隙設定装置。 - 【請求項３】周波数f1の第１の光と周波数f2の第２の光
とを、ストライプ状の回折格子を備えた第１の物体に該
ストライプパターンに対して交差する面内で、かつ該面
内の入射軸を境にして対称方向から、該入射軸に対して
所定の角度で入射させて干渉させる段階と、 前記第１の物体に備えられたストライプパターンの方向
に対して直交する方向にストライプ状の回折格子が備え
られ、前記第１の物体と対向して配置される第２の物体
で、前記第１の物体を通過してきた光を反射させ、再び
前記第１の物体を通過した光から周波数Δｆ＝|f2−f1|
で時間変化する検出信号を検出する段階と、 互いに干渉し合う前記第１の光と前記第２の光を周波数
Δｆ＝|f2−f1|で時間変化する参照信号に変換する手段
と、 前記参照信号と前記検出信号との位相差を計測する段階
と、 前記位相差に応じて前記第１の物体と前記第２の物体と
の間隙を所定量に設定する段階と からなることを特徴とする間隙設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63329732A JP2656333B2 (ja) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 間隙設定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-334774 | 1987-12-28 | ||
| JP33477487 | 1987-12-28 | ||
| JP63329732A JP2656333B2 (ja) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 間隙設定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021511A JPH021511A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2656333B2 true JP2656333B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=26573321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63329732A Expired - Fee Related JP2656333B2 (ja) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 間隙設定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656333B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP63329732A patent/JP2656333B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021511A (ja) | 1990-01-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |