JP3323609B2 - 測定方法及びそれを用いた測定装置 - Google Patents
測定方法及びそれを用いた測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ヘテロダイン干渉法を
利用した光測定方法及びそれを用いた測定装置に関する
ものであり、特に回折格子を用いた計測を行う、例えば
半導体素子製造用の露光装置によりマスクやレチクル等
の第１物体上に形成されている微細な電子回路パターン
をウエハ等の第２物体面上に露光転写する際のオートア
ライメント方法及びその測定装置、あるいはマスク、レ
チクル上のパターンをウエハ上に焼き付けた時ウエハ上
に形成されるパターンの重ね合わせ精度を測定する際に
好適なものである。
利用した光測定方法及びそれを用いた測定装置に関する
ものであり、特に回折格子を用いた計測を行う、例えば
半導体素子製造用の露光装置によりマスクやレチクル等
の第１物体上に形成されている微細な電子回路パターン
をウエハ等の第２物体面上に露光転写する際のオートア
ライメント方法及びその測定装置、あるいはマスク、レ
チクル上のパターンをウエハ上に焼き付けた時ウエハ上
に形成されるパターンの重ね合わせ精度を測定する際に
好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造装置に要求される位置
合わせ精度は年々高精度化に対する要求が高まってい
る。位置合わせの基本をなすのは位置測定技術である
が、最近では高い分解能とＳ／Ｎ比を持つ光ヘテロダイ
ン干渉法の応用が注目されている。
合わせ精度は年々高精度化に対する要求が高まってい
る。位置合わせの基本をなすのは位置測定技術である
が、最近では高い分解能とＳ／Ｎ比を持つ光ヘテロダイ
ン干渉法の応用が注目されている。
【０００３】図１４は特開昭６４−８２６４号公報に示
された、直線回折格子を位置合わせマークに用いる光ヘ
テロダイン干渉法による位置合わせ装置の概略図であ
る。
された、直線回折格子を位置合わせマークに用いる光ヘ
テロダイン干渉法による位置合わせ装置の概略図であ
る。
【０００４】図１４において２周波の直線偏光を出射す
るゼーマンレーザ１０１から発した光１０２は、回折格
子１０３に入射して透過回折光１０５，１０６，１０７
となり、ミラー１０４で偏向されて照明光学系１０８に
入射する。照明光学系１０８は０次回折光１０６をカッ
トし、更に他の２つの回折光のうち一方の偏光方向を1/
2波長板を使って90°回転させる。
るゼーマンレーザ１０１から発した光１０２は、回折格
子１０３に入射して透過回折光１０５，１０６，１０７
となり、ミラー１０４で偏向されて照明光学系１０８に
入射する。照明光学系１０８は０次回折光１０６をカッ
トし、更に他の２つの回折光のうち一方の偏光方向を1/
2波長板を使って90°回転させる。
【０００５】次いで回折光１０５，１０７は照明光学系
１０８のＮＡで規定される範囲内の角度で、マスク１１
２上の回折格子１１１、ウエハ１１３上の回折格子１１
８を照射する。回折格子１１１，１１８から得られる反
射回折光１１５，１１６は偏光ビームスプリッタ１２３
（ＰＢＳ１２３）により偏光方向の違いに従って２つの
方向に分離される。
１０８のＮＡで規定される範囲内の角度で、マスク１１
２上の回折格子１１１、ウエハ１１３上の回折格子１１
８を照射する。回折格子１１１，１１８から得られる反
射回折光１１５，１１６は偏光ビームスプリッタ１２３
（ＰＢＳ１２３）により偏光方向の違いに従って２つの
方向に分離される。
【０００６】ＰＢＳ１２３で反射した光のうち、ウエハ
１１３上の回折格子１１８からの反射回折光はナイフエ
ッジ１２１によりカットされ、その結果、光検出手段１
２０にはマスク１１２上の回折格子１１１からの反射回
折光だけが入射する。
１１３上の回折格子１１８からの反射回折光はナイフエ
ッジ１２１によりカットされ、その結果、光検出手段１
２０にはマスク１１２上の回折格子１１１からの反射回
折光だけが入射する。
【０００７】一方、ＰＢＳ１２３を透過した光はマスク
１１２上の回折格子１１１からの反射回折光がナイフエ
ッジ１２２によりカットされ、光検出手段１２４にはウ
エハ１１３上の回折格子１１８からの反射回折光だけが
入射する。光検出手段１２０，１２４で受光された光は
光電変換されてビート信号となり、位相差計１２５で位
相差が求められて、マスク１１２とウエハ１１３の相対
位置ずれ量が検出される。ここで光検出手段１２０から
得られるビート信号をＩ1'，１２４から得られる信号を
Ｉ2'であらわすと Ｉ1'＝Ａ1'＋Ｂ1' cos{ 2 π (ω2 −ω1)t + 2 φm } ・・・・（１ ） Ｉ2'＝Ａ2'＋Ｂ2' cos{ 2 π (ω2 −ω1)t + 2 φw } ・・・・（２） となる。
１１２上の回折格子１１１からの反射回折光がナイフエ
ッジ１２２によりカットされ、光検出手段１２４にはウ
エハ１１３上の回折格子１１８からの反射回折光だけが
入射する。光検出手段１２０，１２４で受光された光は
光電変換されてビート信号となり、位相差計１２５で位
相差が求められて、マスク１１２とウエハ１１３の相対
位置ずれ量が検出される。ここで光検出手段１２０から
得られるビート信号をＩ1'，１２４から得られる信号を
Ｉ2'であらわすと Ｉ1'＝Ａ1'＋Ｂ1' cos{ 2 π (ω2 −ω1)t + 2 φm } ・・・・（１ ） Ｉ2'＝Ａ2'＋Ｂ2' cos{ 2 π (ω2 −ω1)t + 2 φw } ・・・・（２） となる。
【０００８】（１）式はマスク１１２上の回折格子１１
１から得られるビート信号、（２）式はウエハ１１３上
の回折格子１１８から得られるビート信号を表す式であ
る。
１から得られるビート信号、（２）式はウエハ１１３上
の回折格子１１８から得られるビート信号を表す式であ
る。
【０００９】ここでＡ1'，Ａ2'は直流成分、Ｂ1' ，Ｂ
2'は振幅、 ω1 , ω2 はゼーマンレーザ１０１から発
せられる偏光面が互いに直交する２つの光の角振動数で
ある。
2'は振幅、 ω1 , ω2 はゼーマンレーザ１０１から発
せられる偏光面が互いに直交する２つの光の角振動数で
ある。
【００１０】またφm はマスク１１２上の回折格子１１
１の基準位置からのずれ量Δxmに相当する位相量、φw
はウエハ１１３上の回折格子１１８の基準位置からのず
れ量Δxwに相当する位相量である。p を回折格子１１
１，１１８共通のピッチとすると、両者は φm ＝ 2πΔxm/ p ・・・・・・（３） φw ＝ 2πΔxw/ p ・・・・・・（４） と表される。
１の基準位置からのずれ量Δxmに相当する位相量、φw
はウエハ１１３上の回折格子１１８の基準位置からのず
れ量Δxwに相当する位相量である。p を回折格子１１
１，１１８共通のピッチとすると、両者は φm ＝ 2πΔxm/ p ・・・・・・（３） φw ＝ 2πΔxw/ p ・・・・・・（４） と表される。
【００１１】（１），（２） 式で表される２つのビー
ト信号を位相差計１２５に入力し、２つのビート信号の
位相差Δφとすると、マスクとウエハの相対位置ずれ量
は Δxm−Δxw＝ pΔφ/4π ・・・・・・（５） として求めることができる。２つのビート信号の位相差
Δφが 0になるように、マスクステージ１１９、ウエハ
ステージ１１４を、マスクステージ駆動回路１２６、ウ
エハステージ駆動回路１２７により制御し、マスク１１
２とウエハ１１３の相対位置合わせを行っている。
ト信号を位相差計１２５に入力し、２つのビート信号の
位相差Δφとすると、マスクとウエハの相対位置ずれ量
は Δxm−Δxw＝ pΔφ/4π ・・・・・・（５） として求めることができる。２つのビート信号の位相差
Δφが 0になるように、マスクステージ１１９、ウエハ
ステージ１１４を、マスクステージ駆動回路１２６、ウ
エハステージ駆動回路１２７により制御し、マスク１１
２とウエハ１１３の相対位置合わせを行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来の露光装置では光ヘテロダイン干渉測定の測定可能
範囲が、回折格子のピッチにより制限されてしまうた
め、マスクとウエハの相対関係が測定可能範囲に入るよ
うに予めプリアライメントしておく必要がある。このた
め別途プリアライメント検出手段が必要となって露光装
置が複雑化すると共に、該プリアライメント動作のため
スループットが低下する。
従来の露光装置では光ヘテロダイン干渉測定の測定可能
範囲が、回折格子のピッチにより制限されてしまうた
め、マスクとウエハの相対関係が測定可能範囲に入るよ
うに予めプリアライメントしておく必要がある。このた
め別途プリアライメント検出手段が必要となって露光装
置が複雑化すると共に、該プリアライメント動作のため
スループットが低下する。
【００１３】また測定時の回折格子の位置が検出光学系
内のナイフエッジに対し相対的に位置ずれすると、測定
精度に影響が出る等の問題点があった。
内のナイフエッジに対し相対的に位置ずれすると、測定
精度に影響が出る等の問題点があった。
【００１４】本発明は、以上の欠点を克服するためなさ
れたもので、広い測定範囲を有し、且つ高精度な測定が
可能であると同時に、測定時の回折格子と検出光学系の
相対位置合わせを高精度に行える測定方法及びそれを用
いた測定装置を提案するものである。
れたもので、広い測定範囲を有し、且つ高精度な測定が
可能であると同時に、測定時の回折格子と検出光学系の
相対位置合わせを高精度に行える測定方法及びそれを用
いた測定装置を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光ヘテ
ロダイン干渉を用いて測定を行う第１の測定手段に加え
て、第１の測定手段より測定範囲が広い第２の測定手段
を設け、該第２の測定手段より得られる測定値と、第１
の測定手段から得られる測定値とを結合し、広いレンジ
を高精度に測定することを可能としたものである。
ロダイン干渉を用いて測定を行う第１の測定手段に加え
て、第１の測定手段より測定範囲が広い第２の測定手段
を設け、該第２の測定手段より得られる測定値と、第１
の測定手段から得られる測定値とを結合し、広いレンジ
を高精度に測定することを可能としたものである。
【００１６】更に、該測定範囲が広い第２の測定手段を
用いて、光ヘテロダイン干渉測定時、回折格子と光ヘテ
ロダイン干渉測定内の受光系の光学素子との相対位置合
わせ機能を持たせたものである。
用いて、光ヘテロダイン干渉測定時、回折格子と光ヘテ
ロダイン干渉測定内の受光系の光学素子との相対位置合
わせ機能を持たせたものである。
【００１７】図１４で示したように、従来の光ヘテロダ
イン干渉を用いた検出でのマスクとウエハの相対位置ず
れ量は、Δxm−Δxw＝ pΔφ/4πで示される（５）式の
Δφ、即ちマスク及びウエハ上の回折格子から得られる
２つのビート信号の位相差として求められる。
イン干渉を用いた検出でのマスクとウエハの相対位置ず
れ量は、Δxm−Δxw＝ pΔφ/4πで示される（５）式の
Δφ、即ちマスク及びウエハ上の回折格子から得られる
２つのビート信号の位相差として求められる。
【００１８】図１２は検出される信号の様子を示した説
明図である。図１２において１２９はマスク上の回折格
子から得られるビート信号で、ウエハ上の回折格子から
得られるビート信号１２８、１３０の参照信号となる。
明図である。図１２において１２９はマスク上の回折格
子から得られるビート信号で、ウエハ上の回折格子から
得られるビート信号１２８、１３０の参照信号となる。
【００１９】このときマスクとウエハの相対位置ずれ量
を方向を含めて測定しようとすると、ウエハ上の回折格
子から得られるビート信号の位相ずれΔφは、参照信号
であるビート信号１２９に対して｜Δφ｜＜πの条件を
満たすことが必要とされる。
を方向を含めて測定しようとすると、ウエハ上の回折格
子から得られるビート信号の位相ずれΔφは、参照信号
であるビート信号１２９に対して｜Δφ｜＜πの条件を
満たすことが必要とされる。
【００２０】即ち、検出できるビート信号は−π位相の
ずれた信号１２８と＋π位相のずれた信号１３０の間の
範囲になければならない。この場合、測定可能なマスク
とウエハの相対位置ずれ量の範囲は （５）式より ｜Δxm−Δxw｜＜ p/4 ・・・・・・（６） となる。例えば p＝ 6μm とすると、測定範囲は｜Δxm
−Δxw｜＜ 1.5μm である。
ずれた信号１２８と＋π位相のずれた信号１３０の間の
範囲になければならない。この場合、測定可能なマスク
とウエハの相対位置ずれ量の範囲は （５）式より ｜Δxm−Δxw｜＜ p/4 ・・・・・・（６） となる。例えば p＝ 6μm とすると、測定範囲は｜Δxm
−Δxw｜＜ 1.5μm である。
【００２１】例えば、図１３に示すようにマスクとウエ
ハの相対位置ずれ量が p/4以上生じていると、測定は可
能であるものの、得られる結果にはピッチの１／２の整
数倍がバイアス分の誤差として残り、正しい測定を行う
ことができなくなる。
ハの相対位置ずれ量が p/4以上生じていると、測定は可
能であるものの、得られる結果にはピッチの１／２の整
数倍がバイアス分の誤差として残り、正しい測定を行う
ことができなくなる。
【００２２】そこで本発明では、画像処理測定等の少な
くとも光ヘテロダイン干渉測定より広い測定可能範囲を
持つ第２の測定手段を設けることを特徴としている。該
第２の測定手段は先ずマスクとウエハの p/4以上の相対
位置ずれを p/2の分解能で測定し、この測定値をx1とす
る。x1の最小分解能は p/2である。この第１の測定で次
の精密測定の行われる範囲が規定される。
くとも光ヘテロダイン干渉測定より広い測定可能範囲を
持つ第２の測定手段を設けることを特徴としている。該
第２の測定手段は先ずマスクとウエハの p/4以上の相対
位置ずれを p/2の分解能で測定し、この測定値をx1とす
る。x1の最小分解能は p/2である。この第１の測定で次
の精密測定の行われる範囲が規定される。
【００２３】次いで精密測定である光ヘテロダイン干渉
測定を用いて第２の測定が行われ、その測定値をx2とす
る。２つの測定値を足し合わせれば、広いレンジの高精
度測定を行うことができる。
測定を用いて第２の測定が行われ、その測定値をx2とす
る。２つの測定値を足し合わせれば、広いレンジの高精
度測定を行うことができる。
【００２４】精密測定は位相計測を行うため［−π，
π］の間でモジュラスを持つ。従って、第１の測定は位
相計測を行う範囲を指定するものなので分解能は p/2で
よい。マスクとウエハの相対位置ずれ量 xは x ＝ x1 ＋x2 ・・・・・・（７） として求めることができる。
π］の間でモジュラスを持つ。従って、第１の測定は位
相計測を行う範囲を指定するものなので分解能は p/2で
よい。マスクとウエハの相対位置ずれ量 xは x ＝ x1 ＋x2 ・・・・・・（７） として求めることができる。
【００２５】一方、画像処理による測定はまた、精密測
定時、光学系に対し測定を行う回折格子が正しくセット
されたかどうかの位置関係の確認と整合動作を、撮像装
置に取り込んだ回折格子像の強度分布、或は回折格子像
の頂点の座標から行うことができる。従って回折格子と
その回折格子からの回折光の受光光学系との相対位置合
わせを行うことができ、例えば前記画像処理測定の測定
手段を用いれば p/2の分解能で位置合わせを行うことが
できる。この精度は精密測定を行う上で十分なものであ
る。
定時、光学系に対し測定を行う回折格子が正しくセット
されたかどうかの位置関係の確認と整合動作を、撮像装
置に取り込んだ回折格子像の強度分布、或は回折格子像
の頂点の座標から行うことができる。従って回折格子と
その回折格子からの回折光の受光光学系との相対位置合
わせを行うことができ、例えば前記画像処理測定の測定
手段を用いれば p/2の分解能で位置合わせを行うことが
できる。この精度は精密測定を行う上で十分なものであ
る。
【００２６】
【実施例】図１〜図６は本発明の実施例１を示す概略図
である。
である。
【００２７】本実施例では、マスクとウエハ上の双方に
設けられた回折格子の相対ずれ量を、画像処理測定と光
ヘテロダイン干渉測定を組み合わせて用いて、広範囲、
且つ高精度に検出し、マスクとウエハの相対位置合わせ
を行っている。
設けられた回折格子の相対ずれ量を、画像処理測定と光
ヘテロダイン干渉測定を組み合わせて用いて、広範囲、
且つ高精度に検出し、マスクとウエハの相対位置合わせ
を行っている。
【００２８】本発明の特徴は、次のとおりである。
【００２９】即ち、図１４で示したように、従来の光ヘ
テロダイン干渉を用いた検出でのマスクとウエハの相対
位置ずれ量は、Δｘｍ−Δｘｗ＝ ｐΔφ／４πで示さ
れる（５）式のΔφ、即ちマスク及びウエハ上の回折格
子から得られる２つのビート信号の位相差として求めら
れる。
テロダイン干渉を用いた検出でのマスクとウエハの相対
位置ずれ量は、Δｘｍ−Δｘｗ＝ ｐΔφ／４πで示さ
れる（５）式のΔφ、即ちマスク及びウエハ上の回折格
子から得られる２つのビート信号の位相差として求めら
れる。
【００３０】図１２は検出される信号の様子を示した説
明図である。図１２において１２９はマスク上の回折格
子から得られるビート信号で、ウエハ上の回折格子から
得られるビート信号１２８、１３０の参照信号となる。
明図である。図１２において１２９はマスク上の回折格
子から得られるビート信号で、ウエハ上の回折格子から
得られるビート信号１２８、１３０の参照信号となる。
【００３１】このときマスクとウエハの相対位置ずれ量
を方向を含めて測定しようとすると、ウエハ上の回折格
子から得られるビート信号の位相ずれΔφは、参照信号
であるビート信号１２９に対して｜Δφ｜＜πの条件を
満たすことが必要とされる。
を方向を含めて測定しようとすると、ウエハ上の回折格
子から得られるビート信号の位相ずれΔφは、参照信号
であるビート信号１２９に対して｜Δφ｜＜πの条件を
満たすことが必要とされる。
【００３２】即ち、検出できるビート信号は−π位相の
ずれた信号１２８と＋π位相のずれた信号１３０の間の
範囲になければならない。この場合、測定可能なマスク
とウエハの相対位置ずれ量の範囲は （５）式より ｜Δｘｍ−Δｘｗ｜＜ ｐ／４ ・・・・・・・・（８） となる。例えば ｐ＝ ６μｍ とすると、測定範囲は
｜Δｘｍ−Δｘｗ｜＜１．５μｍ である。
ずれた信号１２８と＋π位相のずれた信号１３０の間の
範囲になければならない。この場合、測定可能なマスク
とウエハの相対位置ずれ量の範囲は （５）式より ｜Δｘｍ−Δｘｗ｜＜ ｐ／４ ・・・・・・・・（８） となる。例えば ｐ＝ ６μｍ とすると、測定範囲は
｜Δｘｍ−Δｘｗ｜＜１．５μｍ である。
【００３３】例えば、図１３に示すようにマスクとウエ
ハの相対位置ずれ量が ｐ／４以上生じていると、測定
は可能であるものの、得られる結果にはピッチの１／２
の整数倍がバイアス分の誤差として残り、正しい測定を
行うことができなくなる。
ハの相対位置ずれ量が ｐ／４以上生じていると、測定
は可能であるものの、得られる結果にはピッチの１／２
の整数倍がバイアス分の誤差として残り、正しい測定を
行うことができなくなる。
【００３４】そこで本発明では、画像処理測定等の少な
くとも光ヘテロダイン干渉測定より広い測定可能範囲を
持つ第２の測定手段を設けることを特徴としている。該
第２の測定手段は先ずマスクとウエハの ｐ／４以上の
相対位置ずれを ｐ／２の分解能で測定し、この測定値
をｘ１とする。ｘ１の最小分解能は ｐ／２である。こ
の第１の測定で次の精密測定の行われる範囲が規定され
る。
くとも光ヘテロダイン干渉測定より広い測定可能範囲を
持つ第２の測定手段を設けることを特徴としている。該
第２の測定手段は先ずマスクとウエハの ｐ／４以上の
相対位置ずれを ｐ／２の分解能で測定し、この測定値
をｘ１とする。ｘ１の最小分解能は ｐ／２である。こ
の第１の測定で次の精密測定の行われる範囲が規定され
る。
【００３５】次いで精密測定である光ヘテロダイン干渉
測定を用いて第２の測定が行われ、その測定値をｘ２と
する。２つの測定値を足し合わせれば、広いレンジの高
精度測定を行うことができる。
測定を用いて第２の測定が行われ、その測定値をｘ２と
する。２つの測定値を足し合わせれば、広いレンジの高
精度測定を行うことができる。
【００３６】精密測定は位相計測を行うため［−π，
π］の間でモジュラスを持つ。従って、第１の測定は位
相計測を行う範囲を指定するものなので分解能は ｐ／
２でよい。マスクとウエハの相対位置ずれ量 ｘは ｘ ＝ ｘ１ ＋ｘ２ ・・・・・・・・（９） として求めることができる。
π］の間でモジュラスを持つ。従って、第１の測定は位
相計測を行う範囲を指定するものなので分解能は ｐ／
２でよい。マスクとウエハの相対位置ずれ量 ｘは ｘ ＝ ｘ１ ＋ｘ２ ・・・・・・・・（９） として求めることができる。
【００３７】一方、画像処理による測定はまた、精密測
定時、光学系に対し測定を行う回折格子が正しくセット
されたかどうかの位置関係の確認と整合動作を、撮像装
置に取り込んだ回折格子像の強度分布、或は回折格子像
の頂点の座標から行うことができる。従って回折格子と
その回折格子からの回折光の受光光学系との相対位置合
わせを行うことができ、例えば前記画像処理測定の測定
手段を用いれば ｐ／２の分解能で位置合わせを行うこ
とができる。この精度は精密測定を行う上で十分なもの
である。
定時、光学系に対し測定を行う回折格子が正しくセット
されたかどうかの位置関係の確認と整合動作を、撮像装
置に取り込んだ回折格子像の強度分布、或は回折格子像
の頂点の座標から行うことができる。従って回折格子と
その回折格子からの回折光の受光光学系との相対位置合
わせを行うことができ、例えば前記画像処理測定の測定
手段を用いれば ｐ／２の分解能で位置合わせを行うこ
とができる。この精度は精密測定を行う上で十分なもの
である。
【００３８】次に本発明の実施例１の特徴を図１〜図６
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００３９】図１において、ゼーマンレーザ１からは、
同じ光軸上にあって偏光面が互いに直交し、わずかに周
波数が異なる２つの光２５，２６が発せられる。ここで
光２５は p偏光の光、光２６は s偏光の光とする。光２
５の複素振幅をＥ1 、 光２６の複素振幅をＥ2 とする
と、複素振幅Ｅ1 ，Ｅ2 は次の式で表される。
同じ光軸上にあって偏光面が互いに直交し、わずかに周
波数が異なる２つの光２５，２６が発せられる。ここで
光２５は p偏光の光、光２６は s偏光の光とする。光２
５の複素振幅をＥ1 、 光２６の複素振幅をＥ2 とする
と、複素振幅Ｅ1 ，Ｅ2 は次の式で表される。
【００４０】 Ｅ1 ＝ A exp{ i ω1 t } ・・・・・・（１０） Ｅ2 ＝ B exp{ i ω2 t } ・・・・・・（１１） ここで Ａ，Ｂは振幅、ω1 ，ω2 は角周波数である。
２つの光２５，２６はミラー２により偏向され、レンズ
３を通過して、偏光ビームスプリッタ４（以下ＰＢＳ
４）に入射する。ＰＢＳ４に入射した２つの光はビーム
スプリット面で偏光方向の違いにより、２つの方向に分
割される。ＰＢＳ４のビームスプリット面を透過した p
偏光の光２５はミラー５で偏向され、マスク７上の回折
格子９、ウエハ８上の回折格子１０を照射する。
２つの光２５，２６はミラー２により偏向され、レンズ
３を通過して、偏光ビームスプリッタ４（以下ＰＢＳ
４）に入射する。ＰＢＳ４に入射した２つの光はビーム
スプリット面で偏光方向の違いにより、２つの方向に分
割される。ＰＢＳ４のビームスプリット面を透過した p
偏光の光２５はミラー５で偏向され、マスク７上の回折
格子９、ウエハ８上の回折格子１０を照射する。
【００４１】一方、ＰＢＳ４のビームスプリット面で反
射した s偏光の光２６はミラー６で偏向され、同様にマ
スク７上の回折格子９、ウエハ８上の回折格子１０を照
射する。
射した s偏光の光２６はミラー６で偏向され、同様にマ
スク７上の回折格子９、ウエハ８上の回折格子１０を照
射する。
【００４２】ここで共通のピッチ pを持つ回折格子９，
１０の相対位置ずれ量が図１３のように p/4以上ずれて
いる場合を考える。
１０の相対位置ずれ量が図１３のように p/4以上ずれて
いる場合を考える。
【００４３】図２のように、光２５，２６は回折格子
９，１０で反射回折され、光２５については−１次の回
折光２８，２９、光２６については＋１次の回折光３
０，３１が図１のミラー１１以下の検出系に入射する。
これらの回折光のうち、回折光２８，３０はマスク上の
回折格子９から得られる光、回折光２９，３１はマスク
及びウエハ上の回折格子１０から得られる光である。４
つの回折光２８，２９，３０，３１の複素振幅を式で表
すと以下のようになる。
９，１０で反射回折され、光２５については−１次の回
折光２８，２９、光２６については＋１次の回折光３
０，３１が図１のミラー１１以下の検出系に入射する。
これらの回折光のうち、回折光２８，３０はマスク上の
回折格子９から得られる光、回折光２９，３１はマスク
及びウエハ上の回折格子１０から得られる光である。４
つの回折光２８，２９，３０，３１の複素振幅を式で表
すと以下のようになる。
【００４４】 Ｅ3 ＝ A1・exp{ i( ω1 t −φa)} ・・・・・・（１２） Ｅ4 ＝ A2・exp{ i( ω1 t −φb)} ・・・・・・（１３） Ｅ5 ＝ B1・exp{ i( ω2 t ＋φa)} ・・・・・・（１４） Ｅ6 ＝ B2・exp{ i( ω2 t ＋φb)} ・・・・・・（１５） ここでＥ3 は回折光２８、Ｅ4 は回折光２９、Ｅ5 は回
折光３０、Ｅ6 は回折光３１に対応する。また A1 ,A
2 ,B1 ,B2 は各回折光の振幅、φa ，φb は回折格子
９，１０の基準位置からのずれ量 xa , xbに相当する位
相量で、 φa ＝ 2π・xa/ p ・・・・・・（１６） φb ＝ 2π・xb/ p ・・・・・・（１７） である。
折光３０、Ｅ6 は回折光３１に対応する。また A1 ,A
2 ,B1 ,B2 は各回折光の振幅、φa ，φb は回折格子
９，１０の基準位置からのずれ量 xa , xbに相当する位
相量で、 φa ＝ 2π・xa/ p ・・・・・・（１６） φb ＝ 2π・xb/ p ・・・・・・（１７） である。
【００４５】図１で４つの回折光２８〜３１はミラー１
１により偏向され、レンズ１２を通過して偏光板２７で
偏光面が揃えられた後、ビームスプリッタ１３（以下Ｂ
Ｓ１３）により２方向に分割される。ＢＳ１３のビーム
スプリット面を反射した光は、レンズ１４を通過して撮
像装置１５に入射する。
１により偏向され、レンズ１２を通過して偏光板２７で
偏光面が揃えられた後、ビームスプリッタ１３（以下Ｂ
Ｓ１３）により２方向に分割される。ＢＳ１３のビーム
スプリット面を反射した光は、レンズ１４を通過して撮
像装置１５に入射する。
【００４６】撮像装置１５上にはレンズ１２，１４によ
りリレーされた回折格子９，１０の像３２，３３が結像
される。像３２，３３の全体像はＣＲＴ１６で図３のよ
うに観察することができる。撮像装置１５からの信号
は、画像処理器１７にも導かれ、図３のように回折格子
の像３２，３３のそれぞれの中心線Ｌ1， Ｌ2 近傍の
位置での強度が測定される。測定する方向は位置ずれ量
を測定するのと同じ方向、即ち図２，図３でいうと x方
向である。
りリレーされた回折格子９，１０の像３２，３３が結像
される。像３２，３３の全体像はＣＲＴ１６で図３のよ
うに観察することができる。撮像装置１５からの信号
は、画像処理器１７にも導かれ、図３のように回折格子
の像３２，３３のそれぞれの中心線Ｌ1， Ｌ2 近傍の
位置での強度が測定される。測定する方向は位置ずれ量
を測定するのと同じ方向、即ち図２，図３でいうと x方
向である。
【００４７】図４は中心線Ｌ1 の位置で測定した強度分
布３４及び中心線Ｌ2 の位置で測定した強度分布３５で
ある。２つの強度分布の凸の部分の中心位置を求め、そ
の２つの中心位置の相対ずれ量を演算器２４により求め
るのが第１の測定となる。この測定は、回折格子９，１
０が図１３のように後述する光ヘテロダイン干渉測定の
測定範囲以上にずれても測定することができる。
布３４及び中心線Ｌ2 の位置で測定した強度分布３５で
ある。２つの強度分布の凸の部分の中心位置を求め、そ
の２つの中心位置の相対ずれ量を演算器２４により求め
るのが第１の測定となる。この測定は、回折格子９，１
０が図１３のように後述する光ヘテロダイン干渉測定の
測定範囲以上にずれても測定することができる。
【００４８】回折格子９，１０のピッチ pを p＝ 6μm
とすると、後述する光ヘテロダイン干渉計測の測定範囲
は± 1.5μm （±1/4 ピッチ）以内である。
とすると、後述する光ヘテロダイン干渉計測の測定範囲
は± 1.5μm （±1/4 ピッチ）以内である。
【００４９】従って、画像処理計測は 3μm （ 1/2ピッ
チ）の分解能で測定すれば良く、この精度で測定するこ
とは図１の配置で十分可能である。
チ）の分解能で測定すれば良く、この精度で測定するこ
とは図１の配置で十分可能である。
【００５０】本実施例での画像検出部は後述の光ヘテロ
ダイン干渉計測の検出部と光学系を一部共有しているた
め、従来これとは全く別個に設けられていたプリアライ
メント系を、はるかに簡素で安価に構成することができ
る。
ダイン干渉計測の検出部と光学系を一部共有しているた
め、従来これとは全く別個に設けられていたプリアライ
メント系を、はるかに簡素で安価に構成することができ
る。
【００５１】ここで、画像処理測定によって得られた測
定値を x1 とおくと、２つの回折格子のずれ量と測定値
x1 との関係は図５のようになる。第１の測定値x1は回
折格子のピッチを pとしたとき、 0を基準として p/2ピ
ッチの離散的な値を取り、光ヘテロダイン干渉測定の測
定範囲を特定する役割を持つ。
定値を x1 とおくと、２つの回折格子のずれ量と測定値
x1 との関係は図５のようになる。第１の測定値x1は回
折格子のピッチを pとしたとき、 0を基準として p/2ピ
ッチの離散的な値を取り、光ヘテロダイン干渉測定の測
定範囲を特定する役割を持つ。
【００５２】一方、図１においてＢＳ１３のビームスプ
リット面を通過した回折光２８，２９，３０，３１は、
精密測定である光ヘテロダイン干渉測定光学系に入る。
回折光はレンズ１２に関して回折格子９，１０と共役位
置に設置したエッジミラー１８により、回折格子９から
の回折光２８，３０と、回折格子１０からの回折光２
９，３１に分離される。
リット面を通過した回折光２８，２９，３０，３１は、
精密測定である光ヘテロダイン干渉測定光学系に入る。
回折光はレンズ１２に関して回折格子９，１０と共役位
置に設置したエッジミラー１８により、回折格子９から
の回折光２８，３０と、回折格子１０からの回折光２
９，３１に分離される。
【００５３】図３は共役位置で回折格子９と１０の像が
空間的に分離されている様子を示すものである。
空間的に分離されている様子を示すものである。
【００５４】従ってエッジミラーのエッジの位置を予め
調整しておけば、回折格子９と１０から生じた回折光を
容易に分離できる。エッジミラー１８を透過した回折光
２８，３０はレンズ１９により光検出器２０に結像さ
れ、光電変換される。
調整しておけば、回折格子９と１０から生じた回折光を
容易に分離できる。エッジミラー１８を透過した回折光
２８，３０はレンズ１９により光検出器２０に結像さ
れ、光電変換される。
【００５５】同様に、エッジミラー１８を反射した回折
光２９、３１はレンズ２１により光検出器２２に結像さ
れ、光電変換される。光検出器２０から得られるビート
信号Ｉ1 及び光検出器２２から得られるビート信号Ｉ2
を式で表すと Ｉ1 ＝ A1 2＋ B1 2＋2A1B1cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φa} ・・・・（１８） Ｉ2 ＝ A2 2＋ B2 2＋2A2B2cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φb} ・・・・（１９） となる。
光２９、３１はレンズ２１により光検出器２２に結像さ
れ、光電変換される。光検出器２０から得られるビート
信号Ｉ1 及び光検出器２２から得られるビート信号Ｉ2
を式で表すと Ｉ1 ＝ A1 2＋ B1 2＋2A1B1cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φa} ・・・・（１８） Ｉ2 ＝ A2 2＋ B2 2＋2A2B2cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φb} ・・・・（１９） となる。
【００５６】A1 2＋ B1 2 ， A2 2＋ B2 2は直流成分、2A1
B1 ， 2A2B2 は振幅である。ビート信号Ｉ1 , I2の位
相差Δφを位相差検出器２３により求めると Δφ＝ 2 (φa −φb) ・・・・・・（２０） となり、Δφより回折格子９，１０の光ヘテロダイン検
出手段による相対位置ずれ量 x2 は、 x2＝ xb −xa＝ pΔφ/4π ・・・・・・（２１） として求めることができる。
B1 ， 2A2B2 は振幅である。ビート信号Ｉ1 , I2の位
相差Δφを位相差検出器２３により求めると Δφ＝ 2 (φa −φb) ・・・・・・（２０） となり、Δφより回折格子９，１０の光ヘテロダイン検
出手段による相対位置ずれ量 x2 は、 x2＝ xb −xa＝ pΔφ/4π ・・・・・・（２１） として求めることができる。
【００５７】これが第２の測定である。位相差検出器２
３の測定範囲は測定方向も考慮に入れると｜Δφ｜＜π
である。従って（２１）式より、x2の測定範囲は、 ｜ x2 | ＜ p/4 ・・・・・・（２２） となり、 p＝6 μm とすると｜ x2 | ＜1.5 μm であ
る。
３の測定範囲は測定方向も考慮に入れると｜Δφ｜＜π
である。従って（２１）式より、x2の測定範囲は、 ｜ x2 | ＜ p/4 ・・・・・・（２２） となり、 p＝6 μm とすると｜ x2 | ＜1.5 μm であ
る。
【００５８】光ヘテロダイン干渉測定は高分解能が特長
で、位相差検出器２３の位相差分解能をλ/1000 とする
と、3nm の測定分解能を有する測定を行うことができ
る。回折格子のずれ量と測定値 x2 との関係を示したの
が図６である。
で、位相差検出器２３の位相差分解能をλ/1000 とする
と、3nm の測定分解能を有する測定を行うことができ
る。回折格子のずれ量と測定値 x2 との関係を示したの
が図６である。
【００５９】上述の高分解能で測定範囲の狭い光ヘテロ
ダイン干渉測定手段より得られた測定値 x2 と、少なく
とも光ヘテロダイン干渉測定手段より広い測定範囲を持
つ画像処理測定手段より得られた離散的値を持つ測定値
x1 を、 x ＝ x1 ＋x2 ・・・・・・（２３） として演算器２４で足し合わせれば、図１３に示した回
折格子９、１０の相対位置ずれ量 xを求めることができ
る。
ダイン干渉測定手段より得られた測定値 x2 と、少なく
とも光ヘテロダイン干渉測定手段より広い測定範囲を持
つ画像処理測定手段より得られた離散的値を持つ測定値
x1 を、 x ＝ x1 ＋x2 ・・・・・・（２３） として演算器２４で足し合わせれば、図１３に示した回
折格子９、１０の相対位置ずれ量 xを求めることができ
る。
【００６０】本発明の特長は光ヘテロダイン干渉測定で
測定することのできない測定範囲を、広い測定範囲を有
する別の測定手段と併用することにある。従って該別の
測定手段で第１の測定を行って先ず光ヘテロダイン干渉
測定を行う領域を特定し、その後、高精度な光ヘテロダ
イン干渉測定による第２の測定値と組み合わせれば、広
い範囲を高精度に測定することができる。
測定することのできない測定範囲を、広い測定範囲を有
する別の測定手段と併用することにある。従って該別の
測定手段で第１の測定を行って先ず光ヘテロダイン干渉
測定を行う領域を特定し、その後、高精度な光ヘテロダ
イン干渉測定による第２の測定値と組み合わせれば、広
い範囲を高精度に測定することができる。
【００６１】本実施例ではマスクとウエハの相対関係を
予め実際に光ヘテロダイン干渉測定の測定範囲内にまで
追い込む測定及びシーケンスを必要としないため、プリ
アライメント装置が不要となり、スループットが向上す
る。よって、この測定値 xを用いて、 x が0 となるよう
にマスクとウエハのアクチュエータ３６，３７にフィー
ドバックをかければ、マスクとウエハの相対位置合わせ
を高精度に行うことができる。
予め実際に光ヘテロダイン干渉測定の測定範囲内にまで
追い込む測定及びシーケンスを必要としないため、プリ
アライメント装置が不要となり、スループットが向上す
る。よって、この測定値 xを用いて、 x が0 となるよう
にマスクとウエハのアクチュエータ３６，３７にフィー
ドバックをかければ、マスクとウエハの相対位置合わせ
を高精度に行うことができる。
【００６２】また、本発明はマスクアライメント装置に
も適用することができる。その場合はマスク上の１つの
回折格子について前記の測定を行えばよい。
も適用することができる。その場合はマスク上の１つの
回折格子について前記の測定を行えばよい。
【００６３】図７〜図８は本発明の実施例２の要部概略
図である。本実施例ではウエハ上に焼き付けられた隣接
する２つの回折格子の相対位置ずれ量を検出し、マスク
とウエハの位置合わせ露光装置の性能を評価する重ね合
わせ誤差測定装置に関するものである。
図である。本実施例ではウエハ上に焼き付けられた隣接
する２つの回折格子の相対位置ずれ量を検出し、マスク
とウエハの位置合わせ露光装置の性能を評価する重ね合
わせ誤差測定装置に関するものである。
【００６４】図８のようにウエハ８上には隣接した２つ
の回折格子９，１０が配置されている。このうち回折格
子９は第１回目の露光で、１０は第２回目の露光でウエ
ハ上に形成された回折格子である。両者のずれが第１回
目と第２回目の露光時のパターンの位置ずれを示してい
る。この回折格子の対はウエハ上に多数形成されてお
り、ウエハを載置しているウエハステージを動かして測
定位置に持っていくことで全体の測定が行われる。
の回折格子９，１０が配置されている。このうち回折格
子９は第１回目の露光で、１０は第２回目の露光でウエ
ハ上に形成された回折格子である。両者のずれが第１回
目と第２回目の露光時のパターンの位置ずれを示してい
る。この回折格子の対はウエハ上に多数形成されてお
り、ウエハを載置しているウエハステージを動かして測
定位置に持っていくことで全体の測定が行われる。
【００６５】図７において図１の実施例１と同じ部材に
ついては同一の番号をつけて示してある。ゼーマンレー
ザ１からは、同じ光軸上にあって、偏光面が互いに直交
し、僅かに周波数が異なる２つの光２５，２６が発せら
れる。これらの光を実施例１と同様の構成でウエハ上の
回折格子９，１０に照射し、得られる回折光をもとに、
画像処理測定手段と光ヘテロダイン干渉測定手段を組み
合わせて、回折格子９と１０の相対的位置ずれ量を広い
測定範囲で、しかも高精度で測定を行っている。
ついては同一の番号をつけて示してある。ゼーマンレー
ザ１からは、同じ光軸上にあって、偏光面が互いに直交
し、僅かに周波数が異なる２つの光２５，２６が発せら
れる。これらの光を実施例１と同様の構成でウエハ上の
回折格子９，１０に照射し、得られる回折光をもとに、
画像処理測定手段と光ヘテロダイン干渉測定手段を組み
合わせて、回折格子９と１０の相対的位置ずれ量を広い
測定範囲で、しかも高精度で測定を行っている。
【００６６】図７及び図９〜図１１は本発明の実施例３
の要部概略図である。本実施例では実施例１，２で用い
た画像処理測定手段により、回折格子とエッジミラーの
相対位置合わせを行うものである。
の要部概略図である。本実施例では実施例１，２で用い
た画像処理測定手段により、回折格子とエッジミラーの
相対位置合わせを行うものである。
【００６７】ここでも実施例１，２と同じ部材について
は同一の番号をつけて示してある。図７でもウエハ８上
の回折格子９からの回折光と回折格子１０からの回折光
の分離は、レンズ１２に関して回折格子９，１０と共役
位置に設置されたエッジミラー１８を用いて行われる。
ウエハ上の回折格子９，１０はレンズ１２によりエッジ
ミラー１８の位置に図９のように像３２，３３として結
像し、像３２，３３とエッジミラー１８のエッジ位置が
不図示のモニタ系により同時に観察される。
は同一の番号をつけて示してある。図７でもウエハ８上
の回折格子９からの回折光と回折格子１０からの回折光
の分離は、レンズ１２に関して回折格子９，１０と共役
位置に設置されたエッジミラー１８を用いて行われる。
ウエハ上の回折格子９，１０はレンズ１２によりエッジ
ミラー１８の位置に図９のように像３２，３３として結
像し、像３２，３３とエッジミラー１８のエッジ位置が
不図示のモニタ系により同時に観察される。
【００６８】調整は２つの像３２、３３の中心線Ｌ3 と
エッジを合致させるようにウエハを動かして行われる。
所定の測定位置に位置決めされた回折格子９，１０の像
は図７の撮像装置１５により取り込まれ、ＣＲＴ１６に
表示される。
エッジを合致させるようにウエハを動かして行われる。
所定の測定位置に位置決めされた回折格子９，１０の像
は図７の撮像装置１５により取り込まれ、ＣＲＴ１６に
表示される。
【００６９】図１０は撮像装置１５に結像される回折格
子像である。画像処理機１７は回折格子の像をもとに、
２つの回折格子像３２，３３のほぼ中心で y方向に伸び
るＬ4 のライン位置で強度分布を測定する。
子像である。画像処理機１７は回折格子の像をもとに、
２つの回折格子像３２，３３のほぼ中心で y方向に伸び
るＬ4 のライン位置で強度分布を測定する。
【００７０】図１１において３８がその強度分布であ
る。強度分布３８の２つの凸部分の中心線Ｌ5 ,Ｌ6 か
ら等距離にある線Ｌ7 の y座標値を前記実施例１で示し
た方法等により求め、基準 y座標として保存する。これ
が予め調整したエッジミラー１８のエッジの位置とな
る。
る。強度分布３８の２つの凸部分の中心線Ｌ5 ,Ｌ6 か
ら等距離にある線Ｌ7 の y座標値を前記実施例１で示し
た方法等により求め、基準 y座標として保存する。これ
が予め調整したエッジミラー１８のエッジの位置とな
る。
【００７１】実際のマスク、ウエハの相対位置ずれ測定
ではウエハ８上に多くの回折格子対９，１０が配置され
ている。ウエハ８上の他の部分に配置された回折格子対
の測定位置への移動は、予め既知である各回折格子対の
アドレス値をもとにウエハ移動機構を制御する。
ではウエハ８上に多くの回折格子対９，１０が配置され
ている。ウエハ８上の他の部分に配置された回折格子対
の測定位置への移動は、予め既知である各回折格子対の
アドレス値をもとにウエハ移動機構を制御する。
【００７２】その際、各回折格子対毎に撮像装置１５，
ＣＲＴ１６，画像処理機１７からなる測定手段で各回折
格子対の中心線の y座標を測定し、基準 y座標と比較す
れば、常に回折格子対とエッジミラー１８のエッジ位置
の相対位置を把握できる。
ＣＲＴ１６，画像処理機１７からなる測定手段で各回折
格子対の中心線の y座標を測定し、基準 y座標と比較す
れば、常に回折格子対とエッジミラー１８のエッジ位置
の相対位置を把握できる。
【００７３】ウエハ移動機構の精度等の問題から回折格
子対の中心線の y座標が基準 y座標に対し許容値内に入
らないときは、適宜、回折格子を最適測定位置に移動さ
せる。
子対の中心線の y座標が基準 y座標に対し許容値内に入
らないときは、適宜、回折格子を最適測定位置に移動さ
せる。
【００７４】本発明では測定範囲が広いため、測定時の
ずれ量が従来より許容されるため、本実施例のようなチ
ェックは効果が大きい。また、ウエハを交換した時の、
ウエハ上の回折格子対とエッジミラー１８との初期相対
位置合わせも同様にして行える。
ずれ量が従来より許容されるため、本実施例のようなチ
ェックは効果が大きい。また、ウエハを交換した時の、
ウエハ上の回折格子対とエッジミラー１８との初期相対
位置合わせも同様にして行える。
【００７５】回折格子対とエッジミラーとの相対位置が
不完全だと、片一方の回折格子の回折光がもう一方の回
折格子の検出系に混入してクロストークを起こし、測定
精度悪化の原因となる。
不完全だと、片一方の回折格子の回折光がもう一方の回
折格子の検出系に混入してクロストークを起こし、測定
精度悪化の原因となる。
【００７６】本実施例に示したようなモニタ法は、実施
例１等で既に存在している画像処理機能に単にソフトを
追加するだけで簡単に実施が可能で、また測定の安定性
への寄与も大きい。
例１等で既に存在している画像処理機能に単にソフトを
追加するだけで簡単に実施が可能で、また測定の安定性
への寄与も大きい。
【００７７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では回折格子
対の相対位置ずれ量を、光ヘテロダイン干渉測定を行う
第１の測定手段と、該光ヘテロダイン干渉測定手段の測
定可能範囲より広い測定範囲を持つ画像処理測定手段等
の第２の測定手段を組み合わせることにより、広い範囲
での測定を高スループットで且つ、高精度に行うことを
可能とした。
対の相対位置ずれ量を、光ヘテロダイン干渉測定を行う
第１の測定手段と、該光ヘテロダイン干渉測定手段の測
定可能範囲より広い測定範囲を持つ画像処理測定手段等
の第２の測定手段を組み合わせることにより、広い範囲
での測定を高スループットで且つ、高精度に行うことを
可能とした。
【００７８】また、前記画像処理測定手段を用いて、回
折格子対と光学系のアライメントを高精度に行うことが
できるため、測定の安定性を増すことができ、将来的な
回折格子の縮小化にも十分対処可能とした。
折格子対と光学系のアライメントを高精度に行うことが
できるため、測定の安定性を増すことができ、将来的な
回折格子の縮小化にも十分対処可能とした。
【図１】 本発明の実施例１のマスクとウエハの位置合
わせ装置の概略図
わせ装置の概略図
【図２】 本発明の実施例１の照射光と回折格子の配置
を示す図
を示す図
【図３】 本発明の実施例１でＣＲＴ上で観察される回
折格子像
折格子像
【図４】 観察される回折格子像の強度分布
【図５】 画像処理測定によって得られるずれ量と第１
の測定値
の測定値
【図６】 光ヘテロダイン干渉測定によるずれ量と第２
の測定値の関係
の測定値の関係
【図７】 本発明の実施例２のウエハ上の回折格子の位
置ずれ測定装置の概略図
置ずれ測定装置の概略図
【図８】 本発明の実施例２の照射光と回折格子の配置
を示す図
を示す図
【図９】 本発明の実施例３でエッジミラー部に形成さ
れた回折格子対の像
れた回折格子対の像
【図１０】 撮像装置上に結像された回折格子対の像
【図１１】 撮像装置により観察される回折格子対の強
度分布
度分布
【図１２】 光ヘテロダイン干渉測定で得られるビート
信号
信号
【図１３】 測定を行う２つの回折格子対の位置ずれを
示す図
示す図
【図１４】 従来例のマスクとウエハの位置合わせ装置
１，１０１ ゼーマンレーザ ２，５，６，１１，１０４ ミラー ３，１２，１４，１９２１ レンズ ４，１２３ 偏光ビームスプリッタ ７，１１２ マスク ８，１１３ ウエハ ９，１０，１１１，１１８ 回折格子 １３ ビームスプリッタ １５ 撮像装置 １６ ＣＲＴ １７ 画像処理機 １８ エッジミラー ２０，２２，１２０，１２４ 光検出器 ２３，１２５ 位相差検出器 ２４ 演算器 ２５ p 偏光の光 ２６ s 偏光の光 ２７ 偏光板 ２８，２９，３０，３１，１１５，１１６ 回折光 ３２，３３ 回折格子像 ３４，３５，３８ 強度分布 ３６，３７ アクチュエータ １０２ レーザ光 １０３ 回折格子， １０５，１０６，１０７ 回折光 １０８ 照明光学系 １１４ ウエハステージ １１９ マスクステージ １２１，１２２ ナイフエッジ １２６ ウエハステージ駆動回路 １２７ マスクステージ駆動回路 １２８，１２９，１３０ ビート信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 H01L 21/027
Claims (10)
- 【請求項１】 複数個の回折格子の相対位置を光ヘテロ
ダイン干渉を用いて測定する際、測定対象となる前記複
数個の回折格子の相対位置ずれ量を光ヘテロダイン干渉
により測定する第１の測定手段と、該第１の測定手段の
測定可能範囲より広い測定範囲を持つ画像処理により測
定する第２の測定手段とを有し、該２つの測定手段の測
定値を組み合わせて、前記複数個の回折格子の相対位置
ずれ量を測定することを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 前記広い測定範囲を持つ第２の測定手段
の測定値が、測定対象の回折格子のピッチをp としたと
き p/2ピッチの離散的な値を取ることを特徴とする請求
項１の測定装置。 - 【請求項３】 前記複数個の回折格子が異なる物体上に
配置され、測定の際、同時に観察されることを特徴とす
る請求項１の測定装置。 - 【請求項４】 前記複数個の回折格子が同一の物体上に
配置され、測定の際、同時に観察されることを特徴とす
る請求項１の測定装置。 - 【請求項５】 前記複数個の回折格子の相対位置を第１
の測定手段を用いて測定する際、該第１の測定手段の光
学系と被測定物体である前記複数個の回折格子との相対
位置関係を前記第２の測定手段により測定し、測定時の
前記光学系に対する被測定物体の位置状態をチェックす
ることを特徴とする請求項１の測定装置。 - 【請求項６】 複数個の回折格子の相対位置を光ヘテロ
ダイン干渉を用いて測定する光測定方法において、測定
対象となる前記複数個の回折格子の相対位置ずれ量を光
ヘテロダイン干渉測定手段により測定して得られる第１
の測定値と、該光ヘテロダイン干渉測定手段の測定可能
範囲より広い測定範囲を持つ画像処理測定手段により得
られる第２の測定値とを組み合わせて、前記複数個の回
折格子の相対位置ずれ量を測定することを特徴とする測
定方法。 - 【請求項７】 前記広い測定範囲を持つ画像処理測定手
段の測定値が、測定対象の回折格子のピッチをp とした
とき p/2ピッチの離散的な値を取ることを特徴とする請
求項６の測定方法。 - 【請求項８】 前記複数個の回折格子が異なる物体上に
配置され、測定の際、同時に観察されることを特徴とす
る請求項６の測定方法。 - 【請求項９】 前記複数個の回折格子が同一の物体上に
配置され、測定の際、同時に観察されることを特徴とす
る請求項６の測定方法。 - 【請求項１０】 前記複数個の回折格子の相対位置を該
光ヘテロダイン干渉測定手段を用いて測定する際、該光
ヘテロダイン干渉測定手段である光学系と被測定物体で
ある前記複数個の回折格子との相対位置関係を前記画像
処理測定手段により測定し、測定時の前記光学系に対す
る被測定物体の位置状態をチェックすることを特徴とす
る請求項６の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29002693A JP3323609B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | 測定方法及びそれを用いた測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29002693A JP3323609B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | 測定方法及びそれを用いた測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120219A JPH07120219A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3323609B2 true JP3323609B2 (ja) | 2002-09-09 |
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ID=17750829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29002693A Expired - Fee Related JP3323609B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | 測定方法及びそれを用いた測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3323609B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104713489B (zh) * | 2015-02-04 | 2017-10-31 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 一种三维云纹干涉仪及材料表面测量方法 |
-
1993
- 1993-10-26 JP JP29002693A patent/JP3323609B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07120219A (ja) | 1995-05-12 |
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