JP2885454B2 - 相対位置合せ方法及び装置 - Google Patents
相対位置合せ方法及び装置Info
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- 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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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、第１及び第２の物体を位置合せする方法
及び装置に関し、具体的には、露光装置におけるマスク
とウェハとをその対向方向に平行に位置合せするととも
に、マスクとウェハとの間の間隔を設定する、相対位置
合せ方法及び装置に関する。
及び装置に関し、具体的には、露光装置におけるマスク
とウェハとをその対向方向に平行に位置合せするととも
に、マスクとウェハとの間の間隔を設定する、相対位置
合せ方法及び装置に関する。
（従来の技術） 超LSI等の半導体素子が製造される工程においては、
露光装置によってウェハに回路パターンが転写されてい
る。即ち、予めマスクに形成された回路パターンにＸ線
が照射され、回路パターンの像がウェハに転写される。
この回路パターンの転写の前に、マスクとウェハとがそ
の対向方向に平行に位置合せされるとともに、マスクと
ウェハとの間の間隔が所定値に設定される必要がある
（以下、この明細書では、位置合せ間隔設定とを総称し
て相対位置合せという）。
露光装置によってウェハに回路パターンが転写されてい
る。即ち、予めマスクに形成された回路パターンにＸ線
が照射され、回路パターンの像がウェハに転写される。
この回路パターンの転写の前に、マスクとウェハとがそ
の対向方向に平行に位置合せされるとともに、マスクと
ウェハとの間の間隔が所定値に設定される必要がある
（以下、この明細書では、位置合せ間隔設定とを総称し
て相対位置合せという）。
この相対位置合せを比較的高精度に行う方法として、
従来、第９図に示される回折格子を用いた光ヘテロダイ
ン干渉式位置合せ方法が知られている。即ち、マスクに
は、１次元回折格子11とウィンドウ12とが配置されてお
り、ウェハには、反射面21と１次元回折格子22とが配置
されている。先ず、位置合せが実行される。周波数f1，
f2の２つの光ビーム±１次の方向（第９図に実線で示す
方向）からマスクに入射され、マスクの１次元回折格子
11→ウェハの反射面21→マスクの１次元回折格子11の光
路で回折され干渉された回折干渉光IMが１次元分布して
現出される（この１次元分布の様子を○で示す）。一
方、マスクのウィンドウ12→ウェハの１次元回折格子22
→マスクのウィンドウ12の光路で回折され干渉された回
折干渉光IWが１次元分布して現出される（この１次元分
布の様子を●で示す）。このIMのうちのIM（0,0）と、I
WのうちのIW（0,0）との位相差Δφxが検出され、この
位相差Δφxがマスクとウェハとの位置ずれに対応して
いることから、位置ずれが検出され、マスクとウェハと
が位置合せされている。
従来、第９図に示される回折格子を用いた光ヘテロダイ
ン干渉式位置合せ方法が知られている。即ち、マスクに
は、１次元回折格子11とウィンドウ12とが配置されてお
り、ウェハには、反射面21と１次元回折格子22とが配置
されている。先ず、位置合せが実行される。周波数f1，
f2の２つの光ビーム±１次の方向（第９図に実線で示す
方向）からマスクに入射され、マスクの１次元回折格子
11→ウェハの反射面21→マスクの１次元回折格子11の光
路で回折され干渉された回折干渉光IMが１次元分布して
現出される（この１次元分布の様子を○で示す）。一
方、マスクのウィンドウ12→ウェハの１次元回折格子22
→マスクのウィンドウ12の光路で回折され干渉された回
折干渉光IWが１次元分布して現出される（この１次元分
布の様子を●で示す）。このIMのうちのIM（0,0）と、I
WのうちのIW（0,0）との位相差Δφxが検出され、この
位相差Δφxがマスクとウェハとの位置ずれに対応して
いることから、位置ずれが検出され、マスクとウェハと
が位置合せされている。
次に、マスクとウェハとの間隔設定が実行される。周
波数f1の光ビームは、位置合せの場合と同様に＋１次の
方向から入射されるが、周波数f2の光ビームは、第９図
に破線で示すように、＋３次の方向から入射される。位
置合せの場合と同様の光路で回折され干渉された回折干
渉光IW（−2,0）が検出される。このIW（−2,0）とI
M（0,0）との位相差Δφzが検出され、この位相差Δφz
がマスクとウェハとの間の間隔に対応していることか
ら、両者の間隔が検出され、所定間隔に設定される。具
体的には、間隔ｚは、 Ｚ＝1/8・（Δφz＋2X） と表される。但し、Ｚ＝πλz/p2、Ｘ＝２πΔx/p（λ
は、光の波長）である。
波数f1の光ビームは、位置合せの場合と同様に＋１次の
方向から入射されるが、周波数f2の光ビームは、第９図
に破線で示すように、＋３次の方向から入射される。位
置合せの場合と同様の光路で回折され干渉された回折干
渉光IW（−2,0）が検出される。このIW（−2,0）とI
M（0,0）との位相差Δφzが検出され、この位相差Δφz
がマスクとウェハとの間の間隔に対応していることか
ら、両者の間隔が検出され、所定間隔に設定される。具
体的には、間隔ｚは、 Ｚ＝1/8・（Δφz＋2X） と表される。但し、Ｚ＝πλz/p2、Ｘ＝２πΔx/p（λ
は、光の波長）である。
このように、位置ずれと間隔とが位相差から検出さ
れ、位置合せと間隔設定とが実行されることができる。
れ、位置合せと間隔設定とが実行されることができる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、マスク及びウェハに形成されている回
折格子が１次元回折格子であるため、第９図に示される
ように、回折光は、ｘ軸方向に１次元分布されている。
さらに、マスクの回折格子11とウェハの回折格子22とが
ｙ方向にずらして配置されている。そのため、間隔検出
に用いられる回折干渉光IW（−2,0）は、同時に生起し
ている回折干渉光IM（−2,0）に極めて近接して現出さ
れており、これら２つの回折干渉光は、ほんの僅かの量
（100μｍ）しか離れておらず、これらの一部が重合し
て干渉するように射出されている。そのため、IW（−2,
0）がIM（−2,0）から分離・選択して検出されることが
できず、その結果、これらIW（−2,0）がIM（−2,0）と
干渉したまま検出されると、マスクとウェハとの間隔設
定が高精度に実行されないという問題がある。
折格子が１次元回折格子であるため、第９図に示される
ように、回折光は、ｘ軸方向に１次元分布されている。
さらに、マスクの回折格子11とウェハの回折格子22とが
ｙ方向にずらして配置されている。そのため、間隔検出
に用いられる回折干渉光IW（−2,0）は、同時に生起し
ている回折干渉光IM（−2,0）に極めて近接して現出さ
れており、これら２つの回折干渉光は、ほんの僅かの量
（100μｍ）しか離れておらず、これらの一部が重合し
て干渉するように射出されている。そのため、IW（−2,
0）がIM（−2,0）から分離・選択して検出されることが
できず、その結果、これらIW（−2,0）がIM（−2,0）と
干渉したまま検出されると、マスクとウェハとの間隔設
定が高精度に実行されないという問題がある。
また、位置合せと間隔設定とが同時に実行されること
がある。この場合、位置合せと間隔設定とでは、上述し
たように、入射光ビームの方向が異なるため、１つのf1
の光と、２つのf2の光とが同時に回折格子に照射される
必要がある。この様な照明方法によれば、IM（０、０）
と、IW（−2,0）との間の位相差Δφzは、 と表される。この場合、位相差Δφzは、位置ずれＸを
含んでいるため、この位相差Δφzから間隔設定の信号
を得るためには、さらに複雑な演算処理を経ねばらず、
装置の複雑化・測定誤差の増大を招来することになる。
がある。この場合、位置合せと間隔設定とでは、上述し
たように、入射光ビームの方向が異なるため、１つのf1
の光と、２つのf2の光とが同時に回折格子に照射される
必要がある。この様な照明方法によれば、IM（０、０）
と、IW（−2,0）との間の位相差Δφzは、 と表される。この場合、位相差Δφzは、位置ずれＸを
含んでいるため、この位相差Δφzから間隔設定の信号
を得るためには、さらに複雑な演算処理を経ねばらず、
装置の複雑化・測定誤差の増大を招来することになる。
また、ウェハの回折格子22に３つの光ビームが照射さ
れている場合、IM（0,0）と、IW（0,0）との間の位相差
Δφxは、 と表され、間隔ｚを含む関数となり、位置ずれ検出信号
も間隙の影響を受ける。即ち、位置ずれ検出と間隔検出
とが独立に実行されず、装置・シーケンスの複雑化、測
定誤差の増大を招来することになる。
れている場合、IM（0,0）と、IW（0,0）との間の位相差
Δφxは、 と表され、間隔ｚを含む関数となり、位置ずれ検出信号
も間隙の影響を受ける。即ち、位置ずれ検出と間隔検出
とが独立に実行されず、装置・シーケンスの複雑化、測
定誤差の増大を招来することになる。
この発明の目的は、３つの光ビームを独立にマスク及
びウェハの回折格子に入射させることなく、検出される
回折干渉光を独立して分離・選択することを可能にし、
その結果、マスクとウェハと間隔に無関係にこれらの位
置合せを高精度に達成できるとともに、マスクとウェハ
との位置ずれに無関係にこれらの間隔設定を高精度に達
成できる、相対位置合せ方法及び装置を提供することに
ある。
びウェハの回折格子に入射させることなく、検出される
回折干渉光を独立して分離・選択することを可能にし、
その結果、マスクとウェハと間隔に無関係にこれらの位
置合せを高精度に達成できるとともに、マスクとウェハ
との位置ずれに無関係にこれらの間隔設定を高精度に達
成できる、相対位置合せ方法及び装置を提供することに
ある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の相対位置合せ方法は、少くとも２つの領域
が形成された第１の物体と、これらの領域に各々対応す
る少くとも２つの領域が形成された第２の物体とを、こ
れらの物体の対向方向に直交する方向に位置合せし、第
１及び第２の物体の間の間隔を所定値に設定する相対位
置合せ方法であって、 第１及び第２の物体の互いに対応する各一対の領域
は、これら一対の領域を移行した後に射出する光を２次
元分布の回折光とするように少くとも１つの回折格子を
有し、 光源から周波数f1，f2（f1≠f2）の２つの光ビームを
発射する工程と、 これら２つの光ビームを、一方の物体の２つの領域に
移行させて、第１及び第２の物体の互いに対応する各一
対の領域で回折させ干渉させ、その結果、２次元分布し
た回折干渉光を少くとも２組射出する工程と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光
を検出して、周波数Δｆ＝｜f1−f2｜の２つのビート信
号に変換し、２つのビート信号の位相差Δφxを演算
し、この位相差Δφxが第１及び第２の物体の位置ずれ
に対応することに基づいてこの位置ずれを検出する工程
と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光
を検出して、周波数Δｆの２つのビート信号に変換し、
２つのビート信号の位相差Δφzを検出し、その結果、
この位相差Δφzが第１及び第２の物体の間の間隔に対
応することに基づいてこの間隔を検出する工程と、 検出した位置ずれに基づいて第１及び第２の物体の位
置を調整ｍして、これらの物体の位置合せする工程と、 検出した間隔に基づいて第１及び第２の物体の間隔を
調整して、これらの物体の間隔を所定値に設定する工程
と、 を具備している。
が形成された第１の物体と、これらの領域に各々対応す
る少くとも２つの領域が形成された第２の物体とを、こ
れらの物体の対向方向に直交する方向に位置合せし、第
１及び第２の物体の間の間隔を所定値に設定する相対位
置合せ方法であって、 第１及び第２の物体の互いに対応する各一対の領域
は、これら一対の領域を移行した後に射出する光を２次
元分布の回折光とするように少くとも１つの回折格子を
有し、 光源から周波数f1，f2（f1≠f2）の２つの光ビームを
発射する工程と、 これら２つの光ビームを、一方の物体の２つの領域に
移行させて、第１及び第２の物体の互いに対応する各一
対の領域で回折させ干渉させ、その結果、２次元分布し
た回折干渉光を少くとも２組射出する工程と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光
を検出して、周波数Δｆ＝｜f1−f2｜の２つのビート信
号に変換し、２つのビート信号の位相差Δφxを演算
し、この位相差Δφxが第１及び第２の物体の位置ずれ
に対応することに基づいてこの位置ずれを検出する工程
と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光
を検出して、周波数Δｆの２つのビート信号に変換し、
２つのビート信号の位相差Δφzを検出し、その結果、
この位相差Δφzが第１及び第２の物体の間の間隔に対
応することに基づいてこの間隔を検出する工程と、 検出した位置ずれに基づいて第１及び第２の物体の位
置を調整ｍして、これらの物体の位置合せする工程と、 検出した間隔に基づいて第１及び第２の物体の間隔を
調整して、これらの物体の間隔を所定値に設定する工程
と、 を具備している。
（作用） この発明では、第１及び第２の物体の互いに対応する
各一対の領域は、これら一対の領域を移行した後に射出
する光を２次元分布の回折光とするように少なくとも１
つの回折格子を有している。そのため、第１及び第２の
物体の互いに対応する一対の領域で回折され干渉された
回折干渉光は、２次元分布して現出される。そのため、
位置合せに用いられる回折干渉光の２つの特定次数の光
は、比較的離間して射出される。従って、これら特定次
数の光が独立して分離・選択らえることが可能にされ、
その結果、マスクとウェハとの間の間隔に無関係に、こ
れらの位置合せが達成される。
各一対の領域は、これら一対の領域を移行した後に射出
する光を２次元分布の回折光とするように少なくとも１
つの回折格子を有している。そのため、第１及び第２の
物体の互いに対応する一対の領域で回折され干渉された
回折干渉光は、２次元分布して現出される。そのため、
位置合せに用いられる回折干渉光の２つの特定次数の光
は、比較的離間して射出される。従って、これら特定次
数の光が独立して分離・選択らえることが可能にされ、
その結果、マスクとウェハとの間の間隔に無関係に、こ
れらの位置合せが達成される。
同時に、間隔設定い用いられる回折干渉光の２つの特
定次数の光も、比較的離間して射出される。従って、こ
れら特定次数の光が独立して分離・選択されることが可
能にされ、その結果、マスクとウェハとの位置ずれに無
関係に、これらの間隔設定が達成される。
定次数の光も、比較的離間して射出される。従って、こ
れら特定次数の光が独立して分離・選択されることが可
能にされ、その結果、マスクとウェハとの位置ずれに無
関係に、これらの間隔設定が達成される。
さらに、この発明では、周波数f1，f2の２つの光ビー
ムにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されてい
る。そのため、従来のように、３つの光ビームが用いら
れる必要がなく、これらの光を供給するための装置が簡
略化される。
ムにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されてい
る。そのため、従来のように、３つの光ビームが用いら
れる必要がなく、これらの光を供給するための装置が簡
略化される。
尚、位置合せのための２つの特定次数の光のうちの１
つの光は、間隔設定のための２つの特定次数の光のうち
１つの光と同じ光が用いられても良く、この場合も、権
利範囲に含まれることは勿論である。
つの光は、間隔設定のための２つの特定次数の光のうち
１つの光と同じ光が用いられても良く、この場合も、権
利範囲に含まれることは勿論である。
（実施例） 第１図には、この発明の実施例に係るＸ線露光装置の
マスクとウェハとの位置合せ及び間隔設定のための相対
位置合せ装置が示されている。ここで、マスクとウェハ
とを水平面内で位置合せする方向をｘ方向と規定し、水
平面内においてこのｘ方向に直交する方向をｙ方向と規
定し、これらxy平面に垂直に延出する方向をｚ方向と規
定する。
マスクとウェハとの位置合せ及び間隔設定のための相対
位置合せ装置が示されている。ここで、マスクとウェハ
とを水平面内で位置合せする方向をｘ方向と規定し、水
平面内においてこのｘ方向に直交する方向をｙ方向と規
定し、これらxy平面に垂直に延出する方向をｚ方向と規
定する。
相対位置合せ装置には、ウェハテーブル31がｘ方向移
動可能に設けられ、このウェハテーブル31に、このテー
ブルを駆動するためのアクチュエータ32が連結されてい
る。ウェハテーブル31の上に、ウェハ33が載置されてい
る。このウェハにｚ方向に所定間隔をおいてマスク34が
配置されている。このマスク34は、マスクテーブル35に
支持され、このマスクテーブル35は、このテーブルをｚ
方向に移動させるアクチュエータ（例えば、圧電素子）
61に連結されている。
動可能に設けられ、このウェハテーブル31に、このテー
ブルを駆動するためのアクチュエータ32が連結されてい
る。ウェハテーブル31の上に、ウェハ33が載置されてい
る。このウェハにｚ方向に所定間隔をおいてマスク34が
配置されている。このマスク34は、マスクテーブル35に
支持され、このマスクテーブル35は、このテーブルをｚ
方向に移動させるアクチュエータ（例えば、圧電素子）
61に連結されている。
第２図に示されるように、マスク34の所定位置には、
第11、第12、及び第13の領域が規定されており、ウェハ
の所定位置には、これらの領域に対向するように、第
21、第22、及び第23の領域が規定されている。第11の領
域には、ｙ方向に延出するストライプを有しｘ方向のピ
ッチpxである１次元回折格子が配置されており、第12の
領域には、透過面であるウィンドウが形成されており、
第13の領域には、市松状回折格子が配置されている。第
21の領域には、ｘ方向に延出するストライプを有しｙの
方向のピッチpy1である１次元回折格子が配置されてお
り、第22の領域には、ｘ方向のピッチpxでありｙ方向の
ピッチpy2である市松状回折格子が配置されており、第2
3の領域には、反射面であるミラー面が形成されてい
る。これらの回折格子のｘ方向のピッチは、pxで全て等
しく、これらの回折格子のｙ方向のピッチは、py3＞py1
＞py2に設定されている。これにより、２次元分布する
同じ次数の回折光は、ｘ方向には、同じ位置に現出する
が、ｙ方向には、異なった位置に現出することができ
る。即ち、ｙ方向では、ピッチが細い程、回折角度が大
きく、py2の第22の領域の市松状回折格子からの回折光
の回折角が最も大きく、py1の第21の領域の１次元回折
格子からの回折光の回折角が次に大きく、py3の第13の
領域の市松状回折格子からの回折光の回折角度が最も小
さい。
第11、第12、及び第13の領域が規定されており、ウェハ
の所定位置には、これらの領域に対向するように、第
21、第22、及び第23の領域が規定されている。第11の領
域には、ｙ方向に延出するストライプを有しｘ方向のピ
ッチpxである１次元回折格子が配置されており、第12の
領域には、透過面であるウィンドウが形成されており、
第13の領域には、市松状回折格子が配置されている。第
21の領域には、ｘ方向に延出するストライプを有しｙの
方向のピッチpy1である１次元回折格子が配置されてお
り、第22の領域には、ｘ方向のピッチpxでありｙ方向の
ピッチpy2である市松状回折格子が配置されており、第2
3の領域には、反射面であるミラー面が形成されてい
る。これらの回折格子のｘ方向のピッチは、pxで全て等
しく、これらの回折格子のｙ方向のピッチは、py3＞py1
＞py2に設定されている。これにより、２次元分布する
同じ次数の回折光は、ｘ方向には、同じ位置に現出する
が、ｙ方向には、異なった位置に現出することができ
る。即ち、ｙ方向では、ピッチが細い程、回折角度が大
きく、py2の第22の領域の市松状回折格子からの回折光
の回折角が最も大きく、py1の第21の領域の１次元回折
格子からの回折光の回折角が次に大きく、py3の第13の
領域の市松状回折格子からの回折光の回折角度が最も小
さい。
次に、相対位置合せのための光学系を説明する。この
光学系には、光ヘテロダイン干渉法を利用した光学系が
用いられている。即ち、ゼーマン効果形レーザ源（光
源）41から発射された光ビームガ偏向ビームスプリッタ
42により周波数f1とf2（f1≠f2）との２つの光ビームに
分離される。これら２つの光ビームは、ミラー42〜47を
介して、ｚ軸に対してsinθm＝ｍλ／px及びsinθ-m＝
−ｍλ／pxの角度で（但し、ｍは、正の整数）、マスク
の第11乃至第13の領域に入射される。
光学系には、光ヘテロダイン干渉法を利用した光学系が
用いられている。即ち、ゼーマン効果形レーザ源（光
源）41から発射された光ビームガ偏向ビームスプリッタ
42により周波数f1とf2（f1≠f2）との２つの光ビームに
分離される。これら２つの光ビームは、ミラー42〜47を
介して、ｚ軸に対してsinθm＝ｍλ／px及びsinθ-m＝
−ｍλ／pxの角度で（但し、ｍは、正の整数）、マスク
の第11乃至第13の領域に入射される。
第11の領域に入射したf1，f2の２つの光ビームは、第
２図に示されるように、この第11の領域の１次元回折格
子で透過回折されると同時に干渉され、次に、第21の領
域の１次元回折格子で反射回折され、再度、第11の領域
の１次元回折格子で透過回折され、その結果、第１の回
折干渉光IGに変化され２次元分布して射出される。
２図に示されるように、この第11の領域の１次元回折格
子で透過回折されると同時に干渉され、次に、第21の領
域の１次元回折格子で反射回折され、再度、第11の領域
の１次元回折格子で透過回折され、その結果、第１の回
折干渉光IGに変化され２次元分布して射出される。
マスクの第12の領域に入射したf1，f2の光ビーム光
は、この第12の領域のウィンドウを透過すると同時に干
渉され、第22の領域の市松状回折格子で反射回折され、
再度、第12の領域のウィンドウを透過し、その結果、第
２の回折干渉光IWに変化され２次元分布して射出され
る。
は、この第12の領域のウィンドウを透過すると同時に干
渉され、第22の領域の市松状回折格子で反射回折され、
再度、第12の領域のウィンドウを透過し、その結果、第
２の回折干渉光IWに変化され２次元分布して射出され
る。
同様に、マスクの第13の領域に入射したf1，f2の光ビ
ーム光は、この第13の領域に市松状回折格子で透過回折
されると同時に干渉され、次に、第23の領域のミラー面
で反射され、再度、第13の領域の市松状回折格子で透過
回折され、その結果、第３の回折干渉光IMに変化され２
次元分布して射出される。
ーム光は、この第13の領域に市松状回折格子で透過回折
されると同時に干渉され、次に、第23の領域のミラー面
で反射され、再度、第13の領域の市松状回折格子で透過
回折され、その結果、第３の回折干渉光IMに変化され２
次元分布して射出される。
このように、f1，f2の２つの光ビームが照射され、そ
の結果、３組の２次元分布回折干渉光IG，IW，IMが射出
されている。即ち、IG，IW，IMは、各々、別々の２次元
座標系において射出されている。これらの２次元分布の
様子は、第１の回折干渉光IGは、第３図に×で、第２の
回折干渉光IWは、○で、第３の回折干渉光IMは、●で示
している。但し、±１次以下の次数の回折光のみを示
し、高次の回折光は、省略している。
の結果、３組の２次元分布回折干渉光IG，IW，IMが射出
されている。即ち、IG，IW，IMは、各々、別々の２次元
座標系において射出されている。これらの２次元分布の
様子は、第１の回折干渉光IGは、第３図に×で、第２の
回折干渉光IWは、○で、第３の回折干渉光IMは、●で示
している。但し、±１次以下の次数の回折光のみを示
し、高次の回折光は、省略している。
この第１の回折干渉光IGのうちIG（±1,±１）は、周
波数Δｆ＝｜f1−f2｜であり且つマスクとウェハとの間
隔に比例する位相ずれφGが生起されている光ビートで
あり、第２の回折干渉光IWのうちIW（0,±１）は、周波
数Δｆ＝｜f1−f2｜であり且つウェハの位置ずれに比例
する位相ずれφWが生起されている光ビートであり、第
３の回折干渉光IMのうちIM（0,±１）は、周波数Δｆ＝
｜f1−f2｜であり且つマスクの位置ずれに比例する位相
ずれφMが生起されている光ビートである。
波数Δｆ＝｜f1−f2｜であり且つマスクとウェハとの間
隔に比例する位相ずれφGが生起されている光ビートで
あり、第２の回折干渉光IWのうちIW（0,±１）は、周波
数Δｆ＝｜f1−f2｜であり且つウェハの位置ずれに比例
する位相ずれφWが生起されている光ビートであり、第
３の回折干渉光IMのうちIM（0,±１）は、周波数Δｆ＝
｜f1−f2｜であり且つマスクの位置ずれに比例する位相
ずれφMが生起されている光ビートである。
このとき、上述したように、IG，IW，IMは、２次元分
布しており、IW，IMは、市松状回折格子により生起され
ているため、IW（±1,±１），IM（±1,±１）の回折光
は、生起されない。そのため、IG（±1,±１）は、他の
回折光から独立に分離・選択して検出されることでき
る。
布しており、IW，IMは、市松状回折格子により生起され
ているため、IW（±1,±１），IM（±1,±１）の回折光
は、生起されない。そのため、IG（±1,±１）は、他の
回折光から独立に分離・選択して検出されることでき
る。
さらに、回折格子のｙ方向のピッチがpy3＞py1＞py2
に設定されているため、IG，IW，IMの回折角度が異な
り、各回折光が比較的離間して射出される。そのため、
第３図に示されるように、IW（0,±１）、IM（0,±１）
は、他の回折光から独立に分離・選択して検出される。
に設定されているため、IG，IW，IMの回折角度が異な
り、各回折光が比較的離間して射出される。そのため、
第３図に示されるように、IW（0,±１）、IM（0,±１）
は、他の回折光から独立に分離・選択して検出される。
IG（1,1）、IW（0,1）、及びIM（0,1）の光が、ミラ
ー62,51,52を介して、光センサー63,52,54に導かれて検
出され、その結果、各々、周波数Δｆで位相ずれφGの
第１のビート信号、周波数Δｆで位相ずれφWの第２の
ビート信号、周波数Δｆで位相ずれφMの第３のビート
信号に変換される。これら第１乃至第３のビート信号
は、位相計55に入力されて、位相差が演算される。
ー62,51,52を介して、光センサー63,52,54に導かれて検
出され、その結果、各々、周波数Δｆで位相ずれφGの
第１のビート信号、周波数Δｆで位相ずれφWの第２の
ビート信号、周波数Δｆで位相ずれφMの第３のビート
信号に変換される。これら第１乃至第３のビート信号
は、位相計55に入力されて、位相差が演算される。
第１のビート信号IG（1,1）と、第３のビート信号IM
（0,1）との位相差Δφzが演算されると、マスクとウェ
ハとの間の間隔が測定される。このとき、第３のビート
信号IM（0,1）は、間隔に対応する位相ずれを生起して
おらず、第１のビート信号IG（1,1）に対する参照信号
として働いている。同時に、第２のビート信号IW（0,
1）と、第３のビート信号IM（0,1）との位相差Δφxが
演算されると、マスクとウェハとの位置ずれが演算され
る。
（0,1）との位相差Δφzが演算されると、マスクとウェ
ハとの間の間隔が測定される。このとき、第３のビート
信号IM（0,1）は、間隔に対応する位相ずれを生起して
おらず、第１のビート信号IG（1,1）に対する参照信号
として働いている。同時に、第２のビート信号IW（0,
1）と、第３のビート信号IM（0,1）との位相差Δφxが
演算されると、マスクとウェハとの位置ずれが演算され
る。
Δφz、Δφxは、CPU56に入力され、その結果、Δφz
が所定値に設定されるように、制御信号がCPU56からア
クチュエータ61に送られ、これにより、マスク34が移動
され、マスク34とウェハ33との間隔が所定値に設定され
る一方、Δφxが所定値（例えば、零）になるように、
制御信号がCPU56からアクチュエータ32に送られ、これ
により、ウェハテーブル31が移動され、ウェハ33の位置
が調整されて、マスク34とウェハ33とが位置合せされ
る。
が所定値に設定されるように、制御信号がCPU56からア
クチュエータ61に送られ、これにより、マスク34が移動
され、マスク34とウェハ33との間隔が所定値に設定され
る一方、Δφxが所定値（例えば、零）になるように、
制御信号がCPU56からアクチュエータ32に送られ、これ
により、ウェハテーブル31が移動され、ウェハ33の位置
が調整されて、マスク34とウェハ33とが位置合せされ
る。
このとき、間隔に比例する位相差Δφzは、 と表される。但し、Ｚ＝πλz2／px 2である。
位相差Δφzは、位置ずれを含まず、間隔ｚのみを含
む関数である。従って、位相差Δφzが測定されること
により、位置ずれに無関係に独立して間隔が測定される
ことができる。
む関数である。従って、位相差Δφzが測定されること
により、位置ずれに無関係に独立して間隔が測定される
ことができる。
また、位置ずれのための回折光IW（0,1）及びIM（0,
1）は、 IM（0,1）∝2/π4 ・｛4r2＋ｔ（t/2＋2r）・（１＋cos2Z）｝ ・cos（２πΔｆ・ｔ−2XM） IW（0,±１）∝2AB cos（２πΔｆ・ｔ−2XW） と表される。そのため、IW（0,1）とIM（0,1）との位相
差Δφxは、 Δφx＝２（XM−XW） ＝４π／px・（xM−xW） と表される。位相差Δφxは、間隔ｚを含まず、位置ず
れxM，xWのみの関数である。従って、位相差Δφxが測
定されることにより、間隔に無関係に独立して位置ずれ
が測定されることができる。
1）は、 IM（0,1）∝2/π4 ・｛4r2＋ｔ（t/2＋2r）・（１＋cos2Z）｝ ・cos（２πΔｆ・ｔ−2XM） IW（0,±１）∝2AB cos（２πΔｆ・ｔ−2XW） と表される。そのため、IW（0,1）とIM（0,1）との位相
差Δφxは、 Δφx＝２（XM−XW） ＝４π／px・（xM−xW） と表される。位相差Δφxは、間隔ｚを含まず、位置ず
れxM，xWのみの関数である。従って、位相差Δφxが測
定されることにより、間隔に無関係に独立して位置ずれ
が測定されることができる。
以上から、この実施例では、IG（1,1）、IW（0,1）、
及びIM（0,1）の光が、独立して分離・選択して検出さ
れることができ、その結果、マスクとウェハとの間の間
隔に無関係に、これらの高精度な位置合せが達成される
と同時に、マスクとウェハとの位置ずれに無関係に、こ
れらの高精度な間隔設定が達成される。
及びIM（0,1）の光が、独立して分離・選択して検出さ
れることができ、その結果、マスクとウェハとの間の間
隔に無関係に、これらの高精度な位置合せが達成される
と同時に、マスクとウェハとの位置ずれに無関係に、こ
れらの高精度な間隔設定が達成される。
さらに、この実施例では、周波数f1，f2の２つの光ビ
ームにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されて
いる。そのため、従来のように、３つの光ビームが用い
られる必要がなく、これらの光を供給するための装置が
簡略化される。
ームにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されて
いる。そのため、従来のように、３つの光ビームが用い
られる必要がなく、これらの光を供給するための装置が
簡略化される。
次に、第４図及び第５図を参照して、この実施例の第
１の変形例を説明する。
１の変形例を説明する。
この変形例では、マスク34とウェハ33とに、各々、２
つずつの領域のみが形成されている。即ち、第11及び第
21の領域には、上記実施例と同様に、１次元回折格子が
形成されているが、第12の領域には、１次元回折格子が
形成され、第22の領域にも１次元回折格子が形成されて
いる。
つずつの領域のみが形成されている。即ち、第11及び第
21の領域には、上記実施例と同様に、１次元回折格子が
形成されているが、第12の領域には、１次元回折格子が
形成され、第22の領域にも１次元回折格子が形成されて
いる。
この場合にも、第11の領域→第21の領域→第11の領域
の経路で回折干渉された第１の回折干渉光IGと、第12の
領域→第22の領域→第12の領域の経路で回折干渉された
第２の回折干渉光IWとが、２次元分布して現出される。
の経路で回折干渉された第１の回折干渉光IGと、第12の
領域→第22の領域→第12の領域の経路で回折干渉された
第２の回折干渉光IWとが、２次元分布して現出される。
先ず、間隔設定には、IG（1,1）の回折光と、IW（0,
1）の回折光とが用いられ、上述したように位相差が求
められ、間隔が検出される。
1）の回折光とが用いられ、上述したように位相差が求
められ、間隔が検出される。
位置合せには、IG（0,1）の回折光と、IW（0,1）の回
折光とが用いられる。この場合、ウェハの第21の領域の
１次元格子がｘ方向に延出されているため、この第21の
領域がｘ方向（位置合せ方向）に位置ずれしたとして
も、IG（0,1）の回折光は、その位相が変化せず、ウェ
ハのｘ方向の位置ずれ情報を有することはない。そし
て、マスクの第11の領域の１次元格子はｙ方向に延出さ
れているため、IG（0,1）の回折光は、この第11の領域
がｘ方向に位置ずれした場合、その位相が変化するた
め、マスクのｘ方向の位置ずれ情報のみを有している。
折光とが用いられる。この場合、ウェハの第21の領域の
１次元格子がｘ方向に延出されているため、この第21の
領域がｘ方向（位置合せ方向）に位置ずれしたとして
も、IG（0,1）の回折光は、その位相が変化せず、ウェ
ハのｘ方向の位置ずれ情報を有することはない。そし
て、マスクの第11の領域の１次元格子はｙ方向に延出さ
れているため、IG（0,1）の回折光は、この第11の領域
がｘ方向に位置ずれした場合、その位相が変化するた
め、マスクのｘ方向の位置ずれ情報のみを有している。
同様の理由で、マスクの第12の領域の１次元格子はｘ
方向に延出され、ウェハの第２2の領域の１次元格子は
ｙ方向に延出されているため、IW（0,1）の回折光は、
マスクの位置ずれ情報を全く有さず、ウェハのｘ方向の
位置ずれ情報のみを有している。
方向に延出され、ウェハの第２2の領域の１次元格子は
ｙ方向に延出されているため、IW（0,1）の回折光は、
マスクの位置ずれ情報を全く有さず、ウェハのｘ方向の
位置ずれ情報のみを有している。
従って、IG（0,1）と、IW（0,1）との位相差が検出さ
れると、マスクとウェハとの位置ずれが検出されること
ができる。
れると、マスクとウェハとの位置ずれが検出されること
ができる。
さらい、この変形例では、第11及び第21の領域の１次
元格子は、協働して２次元格子を規定しており、第21及
び第22の領域の１次元格子も協働して２次元格子を規定
しているため、IG、IWは、２次元分布して現出すること
ができ、同時に、第12の領域及び第21の領域の回折格子
のｙ方向のピッチが異なっているため、第５図に示され
るように、IG、IWは、ｙ方向異なった方向に現出される
ことができる。
元格子は、協働して２次元格子を規定しており、第21及
び第22の領域の１次元格子も協働して２次元格子を規定
しているため、IG、IWは、２次元分布して現出すること
ができ、同時に、第12の領域及び第21の領域の回折格子
のｙ方向のピッチが異なっているため、第５図に示され
るように、IG、IWは、ｙ方向異なった方向に現出される
ことができる。
従って、この変形例においても、IG（1,1）、IG（0,
1）、IW（0,1）は、分離・選択して検出されることがで
き、且つ、マスクとウェハの位置ずれに無関係にこれら
の間隔設定ができるとともに、マスクとウェハとの間隔
に無関係にこれらの位置合せをすることができる。
1）、IW（0,1）は、分離・選択して検出されることがで
き、且つ、マスクとウェハの位置ずれに無関係にこれら
の間隔設定ができるとともに、マスクとウェハとの間隔
に無関係にこれらの位置合せをすることができる。
この変形例に示したように、この発明では、マスク及
びウェハに、３つずつの領域が形成されることは必ずし
も必要なく、少くとも２つずつのの領域が、マスク及び
ウェハに形成されていれば、マスク及びウェハの位置合
せと間隔設定とが同時に実行されることができる。
びウェハに、３つずつの領域が形成されることは必ずし
も必要なく、少くとも２つずつのの領域が、マスク及び
ウェハに形成されていれば、マスク及びウェハの位置合
せと間隔設定とが同時に実行されることができる。
次に、第６図及び第７図を参照して、この実施例の第
２の変形例を説明する。
２の変形例を説明する。
この変形例では、第12の領域は、ウィンドウに形成さ
れており、第22の領域には、市松状回折格子が形成され
ている。この場合にも、第12の領域→第22の領域→第12
の領域の経路で回折干渉された第２の回折干渉光IWが２
次元分布して現出される。このIWは、ウェハの第22の領
域の市松状格子のみで回折されているだけであるため、
ウェハの位置ずれ情報しか含んでいない。従って、この
IWのIW（0,1）次回折光と、第11及び第12の領域で現出
された第１の回折干渉光IGのIG（0,1）次回折光との位
相差が検出されると、マスクとウェハとの位置ずれが検
出される。
れており、第22の領域には、市松状回折格子が形成され
ている。この場合にも、第12の領域→第22の領域→第12
の領域の経路で回折干渉された第２の回折干渉光IWが２
次元分布して現出される。このIWは、ウェハの第22の領
域の市松状格子のみで回折されているだけであるため、
ウェハの位置ずれ情報しか含んでいない。従って、この
IWのIW（0,1）次回折光と、第11及び第12の領域で現出
された第１の回折干渉光IGのIG（0,1）次回折光との位
相差が検出されると、マスクとウェハとの位置ずれが検
出される。
マスクとウェハとの間隔設定いは、先の変形例と同様
に、IG（1,1）の回折光と、IW（0,1）の回折光とが用い
られる。
に、IG（1,1）の回折光と、IW（0,1）の回折光とが用い
られる。
この変形例でも、第７図に示すように、IG（1,1）、I
G（0,1）、IW（0,1）は、分離・選択して検出されるこ
とができ、且つ、マスクとウェハの位置ずれに無関係に
これらの間隔設定ができるとともに、マスクとウェハと
の間隔に無関係にこれらの位置合せをすることができ、
さらに、少くとも２つずつの領域が、マスク及びウェハ
に形成されていれば、マスク及びウェハの位置合せと間
隔設定とが同時に実行されることができる。
G（0,1）、IW（0,1）は、分離・選択して検出されるこ
とができ、且つ、マスクとウェハの位置ずれに無関係に
これらの間隔設定ができるとともに、マスクとウェハと
の間隔に無関係にこれらの位置合せをすることができ、
さらに、少くとも２つずつの領域が、マスク及びウェハ
に形成されていれば、マスク及びウェハの位置合せと間
隔設定とが同時に実行されることができる。
尚、この発明は、上述した実施例に限定されないの
は、勿論である。実施例では、マスクとウェハとの互い
に対応する一対の領域は、これら一対の領域を移行した
後に射出する光を２次元分布の回折光とするように少く
とも１つの回折格子を有していれば良く、１次元回折格
子、２次元回折格子、市松状回折格子のいずれも組合わ
せであっても良い。
は、勿論である。実施例では、マスクとウェハとの互い
に対応する一対の領域は、これら一対の領域を移行した
後に射出する光を２次元分布の回折光とするように少く
とも１つの回折格子を有していれば良く、１次元回折格
子、２次元回折格子、市松状回折格子のいずれも組合わ
せであっても良い。
さらに、上述した実施例では、間隔設定には、IG（1,
1）、IW（0,1）次回折光が用いられているが、回折光
は、これに限定されず、高次の回折光IG（n,r）、I
W（0,r）用いられても良い（但し、n,rは、任意の整
数）。同様に、位置合せには、IG（0,1）、IW（0,1）次
回折光が用いられているが、高次の回折光IG（0,r）、I
W（0,r）が用いられても良い（但し、n,rは、任意の整
数）。
1）、IW（0,1）次回折光が用いられているが、回折光
は、これに限定されず、高次の回折光IG（n,r）、I
W（0,r）用いられても良い（但し、n,rは、任意の整
数）。同様に、位置合せには、IG（0,1）、IW（0,1）次
回折光が用いられているが、高次の回折光IG（0,r）、I
W（0,r）が用いられても良い（但し、n,rは、任意の整
数）。
さらに、上記説明は、Ｘ線の等倍露光装置について適
用した場合を説明したが、この発明は、これに限定され
ることなく、例えば、マスクとウェハとの間にアライメ
ント光学系が配置されるＸ線の反射型縮小投影露光装
置、マスクとウェハとの間に投影レンズが配置されｉ
線、ｇ線、エキシマレーザ等を用いた縮小投影露光装
置、さらには、半導体の製造装置以外の位置合せにも適
用できる。さらに、、例えば、マスクとウェハとの間隔
が大きい場合には、入射光は、ウェハ（反射型）→マス
ク（透過型）この光路でも良い。
用した場合を説明したが、この発明は、これに限定され
ることなく、例えば、マスクとウェハとの間にアライメ
ント光学系が配置されるＸ線の反射型縮小投影露光装
置、マスクとウェハとの間に投影レンズが配置されｉ
線、ｇ線、エキシマレーザ等を用いた縮小投影露光装
置、さらには、半導体の製造装置以外の位置合せにも適
用できる。さらに、、例えば、マスクとウェハとの間隔
が大きい場合には、入射光は、ウェハ（反射型）→マス
ク（透過型）この光路でも良い。
さらに、f1，f2の入射光は、マスクに垂直な面に対称
に入射される必要はなく、第８図に示されるように、マ
スクに垂直な第１の仮想面71に対して斜めに傾斜された
第２の仮想面72に沿って、マスクに斜めに入射されても
良い。この場合、回折光は、垂直な仮第１の想面71を基
準として第２の仮想面62に対称である第３の仮想面73上
のｚ′軸線を基準として２次元分布される。
に入射される必要はなく、第８図に示されるように、マ
スクに垂直な第１の仮想面71に対して斜めに傾斜された
第２の仮想面72に沿って、マスクに斜めに入射されても
良い。この場合、回折光は、垂直な仮第１の想面71を基
準として第２の仮想面62に対称である第３の仮想面73上
のｚ′軸線を基準として２次元分布される。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明では、第１及び第２の
物体の互いに対応する各一対の領域は、これら一対の領
域を移行した後に射出する光を２次元分布の回折光とす
るように少なくとも１つの回折格子を有している。その
ため、第１及び第２の物体の互いに対応する一対の領域
で回折され干渉された回折干渉光は、２次元分布され
る。そのため、位置合せに用いられるこれらの回折干渉
光の２つの特定次数の光は、比較的離間して射出され
る。従って、これら特定次数の光が独立して分離・選択
されることが可能にされ、その結果、マスクとウェハと
の間の間隔に無関係に、これらの位置合せが達成され
る。
物体の互いに対応する各一対の領域は、これら一対の領
域を移行した後に射出する光を２次元分布の回折光とす
るように少なくとも１つの回折格子を有している。その
ため、第１及び第２の物体の互いに対応する一対の領域
で回折され干渉された回折干渉光は、２次元分布され
る。そのため、位置合せに用いられるこれらの回折干渉
光の２つの特定次数の光は、比較的離間して射出され
る。従って、これら特定次数の光が独立して分離・選択
されることが可能にされ、その結果、マスクとウェハと
の間の間隔に無関係に、これらの位置合せが達成され
る。
同時に、間隔設定に用いられるこれら回折干渉光の２
つの特定次数の光も、比較的離間して射出される。従っ
て、これら特定次数の光が独立して分離・選択されるこ
とが可能にされ、その結果、マスクとウェハとの位置ず
れに無関係に、これらの間隔設定が達成される。
つの特定次数の光も、比較的離間して射出される。従っ
て、これら特定次数の光が独立して分離・選択されるこ
とが可能にされ、その結果、マスクとウェハとの位置ず
れに無関係に、これらの間隔設定が達成される。
さらに、この発明では、周波数f1，f2の２つの光ビー
ムにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されてい
る。そのため、従来のように、３つの光ビームが用いら
れる必要がなく、これらの光を供給するための装置が簡
略化される。
ムにより、位置合せ及び間隔設定が同時に実行されてい
る。そのため、従来のように、３つの光ビームが用いら
れる必要がなく、これらの光を供給するための装置が簡
略化される。
第１図は、この発明の実施例に係る相対位置合せ装置の
模式図、第２図は、マスク及びウェハに形成される回折
格子を示す模式的斜視図、第３図は、回折格子で回折さ
れ干渉された回折干渉光の２次元分布を示す図、第４図
は、この発明の実施例の第１の変形例に係るマスク及び
ウェハの回折格子を示す模式的斜視図、第５図は、第４
図に示された回折格子で回折され干渉された回折干渉光
の２次元分布を示す図、第６図は、この発明の実施例の
第２の変形例に係るマスク及びウェハの回折格子を示す
模式的斜視図、第７図は、第６図に示された回折格子で
回折され干渉された回折干渉光の２次元分布を示す図、
第８図は、入射光の入射方法の変形例を示す模式図、第
９図は、従来の相対位置合せに用いられる回折格子を示
す模式的斜視図である。 34…マスク（第１の物体）、33…ウェハ（第２の物
体）、41…レーザ源（光源）、42〜47…ミラー（移行手
段）、53,54,63…光センサー（第１及び第２の検出手
段）、32…アクチュエータ（第１の調整手段）、61…ア
クチュエータ（第２の調整手段）。
模式図、第２図は、マスク及びウェハに形成される回折
格子を示す模式的斜視図、第３図は、回折格子で回折さ
れ干渉された回折干渉光の２次元分布を示す図、第４図
は、この発明の実施例の第１の変形例に係るマスク及び
ウェハの回折格子を示す模式的斜視図、第５図は、第４
図に示された回折格子で回折され干渉された回折干渉光
の２次元分布を示す図、第６図は、この発明の実施例の
第２の変形例に係るマスク及びウェハの回折格子を示す
模式的斜視図、第７図は、第６図に示された回折格子で
回折され干渉された回折干渉光の２次元分布を示す図、
第８図は、入射光の入射方法の変形例を示す模式図、第
９図は、従来の相対位置合せに用いられる回折格子を示
す模式的斜視図である。 34…マスク（第１の物体）、33…ウェハ（第２の物
体）、41…レーザ源（光源）、42〜47…ミラー（移行手
段）、53,54,63…光センサー（第１及び第２の検出手
段）、32…アクチュエータ（第１の調整手段）、61…ア
クチュエータ（第２の調整手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−184001（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188920（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−123804（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00
Claims (11)
- 【請求項１】少なくとも２つの領域が形成された第１の
物体と、これらの領域に各々対応する少なくとも２つの
領域が形成された第２の物体とを、これらの物体の対向
方向に直交する方向に位置合せし、第１及び第２の物体
の間の間隔を所定値に設定する相対位置合せ方法であっ
て、 第１及び第２の物体の互いに対応する各一対の領域は、
これら一対の領域を移行した後に射出する光を２次元分
布の回折光とするように少くとも１つの回折格子を有
し、 光源から周波数f1，f2（f1≠f2）の２つの光ビームを発
射する工程と、 これら２つの光ビームを、一方の物体の２つの領域に移
行させて、第１及び第２の物体の互いに対応する各一対
の領域で回折させ干渉させ、その結果、２次元分布した
回折干渉光を少くとも２組射出する工程と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光を
検出して、周波数Δｆ＝｜f1−f2｜の２つのビート信号
に変換し、２つのビート信号の位相差Δφxを演算し、
この位相差Δφxが第１及び第２の物体の位置ずれに対
応することに基づいてこの位置ずれを検出する工程と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光を
検出して、周波数Δｆの２つのビート信号に変換し、２
つのビート信号の位相差Δφzを検出し、その結果、こ
の位相差Δφzが第１及び第２の物体の間の間隔に対応
することに基づいてこの間隔を検出する工程と、 検出した位置ずれに基づいて第１及び第２の物体の位置
を調整して、これらの物体の位置合せする工程と、 検出した間隔に基づいて第１及び第２の物体の間隔を調
整して、これらの物体の間隔を所定値に設定する工程
と、 を具備する、相対位置合せ方法。 - 【請求項２】第１の物体は、露光装置のマスクであり、
第２の物体は、ウェハである、請求項１に記載の、相対
位置合せ方法。 - 【請求項３】位置合せ方向をｘ軸とし、これに直交する
方向をｙ軸とする２次元座標系を仮定し、 各物体の２つの領域は、ｙ軸方向をに並列され、 位置合せのために検出する２つの特定次数の光は、少く
とも２組の２次元分布した回折干渉光のうちＩ（0,
r）、Ｉ（0,r）次回折光であり、但し、ｒは整数であ
り、 間隔設定のために検出する２つの特定次数の光は、少く
とも２組の２次元分布した回折干渉光のうちのＩ（n,
r）、Ｉ（0,r）次回折光であり、但し、n,rは整数であ
る、請求項１に記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項４】第１及び第２の物体の領域の回折格子のｙ
軸方向のピッチは、各々異なっている、請求項１に記載
の、相対位置合せ方法。 - 【請求項５】位置合せのために検出する２つの特定次数
の光は、少くとも２組の２次元分布した回折干渉光のう
ちＩ（0,±１）、Ｉ（0,±１）次回折光である、請求項
３に記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項６】間隔設定のために検出する２つの特定次数
の光は、少くとも２組の２次元分布した回折干渉光のう
ちのＩ（±1,±１）、Ｉ（0,±１）次回折光である、請
求項３に記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項７】第１の物体には、３つの第11、第12、第13
の領域が設けられ、これらの領域い各々対応するよう
に、第２の物体に、３つの第21、第22、第23の領域が設
けられ、 第11の領域には、格子の延びる方向が位置合せ方向と直
交して１次元回折格子が形成され、 第12の領域には、ウィンドウが形成され、 第13の領域には、市松状回折格子が形成され、 第21の領域には、第11の領域の１次元回折格子に直交す
るように配置された１次元回折格子が形成され、 第22の領域には、市松状回折格子が形成され、 第23の領域には、反射面が形成されている、請求項１に
記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項８】第１の物体には、２つの第11、第12の領域
が設けられ、これらの領域に各々対応するように、第２
の物体に、２つの第21、第22の領域が設けられ、 第11の領域には、格子の延びる方向が位置合せ方向と直
交した１次元回折格子が形成され、 第12の領域には、第11の領域の１次元格子に直交するよ
うに配置された１次元回折格子が形成され、 第21の領域には、第11の領域の１次元格子に直交するよ
うに配置された１次元回折格子が形成され、 第22の領域には、第21の領域の１次元回折格子に直交す
るように配置された１次元回折格子が形成されている、
請求項１に記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項９】第１の物体には、２つの第11、第12の領域
が設けられ、これらの領域に各々対応するように、第２
の物体に、２つの第21、第22の領域が設けられ、 第11の領域には、格子の延びる方向が位置合せ方向と直
交した１次元回折格子が形成され、 第12の領域には、ウィンドウが形成され、 第21の領域には、第11の領域の１次元回折格子に直交す
るように配置された１次元回折格子が形成され、 第22の領域には、市松状回折格子が形成されている、請
求項１に記載の、相対位置合せ方法。 - 【請求項１０】少くとも２つの領域上に、ｙ軸方向に直
交する第１の仮想面が規定され、この第１の仮想面がｙ
軸方向に所定角度（α）傾斜した面が第２の仮想面と規
定され、 第２の仮想面に沿って１つの軸線がｘ方向に直交して延
出され、 f1，f2の２つの光ビームは、第２の仮想面に沿って、前
記軸線を基準として対称に、且つ、この軸線に対して所
定角度（±θ＝sin-1（±ｍλ／px）;mは整数、λの前
記２つの光ビームの基準波長、pxはいずれか１つの領域
が有する回折格子のｘ方向のピッチ）傾斜して、第11及
び第12の領域に入射される、請求項３に記載の、相対位
置合せ方法。 - 【請求項１１】少くとも２つの領域が形成された第１の
物体と、これらの領域に各々対応する少くとも２つの領
域が形成された第２の物体とを、これらの物体の対向方
向に直交する方向に位置合せし、第１及び第２の物体の
間の間隔を所定値に設定する相対位置合せ装置であっ
て、 第１及び第２の物体の互いに対応する各一対の領域は、
これら一対の領域を移行した後に射出する光を２次元分
布の回折光とするように少くとも１つの回折格子を有
し、 周波数f1，f2（f1≠f2）の２つの光ビームを発射する光
源と、 これら２つの光ビームを、一方の物体の２つの領域に移
行させて、第１及び第２の物体の互いに対応する各一対
の領域で回折させ干渉させ、その結果、２次元分布した
回折干渉光を少くとも２組射出する移行手段と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光を
検出して、周波数Δｆ＝｜f1−f2｜の２つのビート信号
に変換し、２つのビート信号の位相差Δφxを演算し、
この位相差Δφxが第１及び第２の物体の位置ずれに対
応することに基づいてこの位置ずれを検出する第１の検
出手段と、 ２組の回折干渉光のうちいずれか２つの特定次数の光を
検出して、周波数Δｆの２つのビート信号に変換し、２
つのビート信号の位相差Δφzを検出し、その結果、こ
の位相差Δφzが第１及び第２の物体の間の間隔に対応
することに基づいてこの間隔を検出する第２の検出手段
と、 検出した位置ずれに基づいて第１及び第２の物体の位置
を調整して、これらの物体を位置合せする第１の調整手
段と、 検出した間隔に基づいて第１及び第２の物体の間隔を調
整して、これらの物体の間隔を所定値に設定する第２の
調整手段と、 を具備する、相対位置合せ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025836A JP2885454B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 相対位置合せ方法及び装置 |
| US07/593,871 US5151754A (en) | 1989-10-06 | 1990-10-05 | Method and an apparatus for measuring a displacement between two objects and a method and an apparatus for measuring a gap distance between two objects |
| DE4031637A DE4031637C2 (de) | 1989-10-06 | 1990-10-05 | Anordnung zum Messen einer Verschiebung zwischen zwei Objekten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025836A JP2885454B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 相対位置合せ方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229105A JPH03229105A (ja) | 1991-10-11 |
| JP2885454B2 true JP2885454B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=12176944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025836A Expired - Lifetime JP2885454B2 (ja) | 1989-10-06 | 1990-02-05 | 相対位置合せ方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2885454B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3302164B2 (ja) * | 1993-03-15 | 2002-07-15 | 株式会社東芝 | 位置合せ装置 |
| EP0745211B1 (en) * | 1994-01-24 | 2003-05-14 | Svg Lithography Systems, Inc. | Grating-grating interferometric alignment system |
-
1990
- 1990-02-05 JP JP2025836A patent/JP2885454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03229105A (ja) | 1991-10-11 |
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