JPH03229105A - 相対位置合せ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （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。

（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、位置合せと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１．とウィンドウ１２とが配置されて
おり、ウエノ＼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つの光ビームが±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１．−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０で示す）。一方、マスクのウィンドウ１２−ウ
エノ）の１次元回折格子２２−マスクのウィンドウ１□
の光路で回折され干渉された回折干渉光１ｗ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Ｉ　ＭのうちのＩＭ　　（Ｏ、Ｏ）　　と、Ｉｗの
うちのＩＷ　（Ｏ、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ｆ、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次の方向から構成される装
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１ｗ（−２，０）が検出される。このＩｗ　　（２
，０）とＩＭ　（Ｏ、０）との位相差Δφｚか検出され
、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２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がら検出され、
位置合せと間隔設定とが実行されることができる。

（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２□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１ｗ　（−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
、はんの僅かのＨ（１００μｍ）Ｌか離れておらす、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（２０）がＩ、（−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Ｉ
ｗ（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かある。

また、位置合せと間隔設定とが同時に実行されることか
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ｆｌ
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　（Ｏ
、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ぼらず、
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つの先ビームが照射さ
れている場合、ＩＭ　　（Ｏ、０）と、Ｉｗ（Ｏ、０）
との間の位相差Δφｘは、 と表され、間隙２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・ンーケンスの複雑化、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。

［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　（ｆ、＊ｆ２）の２つの先
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−１ｆｌ−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Δφ工が第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す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つのビート信号に嚢換し、
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、これらの物体を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
されることが可能にされ、その結果、マスクとウニＩ＼
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。

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つの先ビームが用い
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の
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Ｘ方向と規定
し、これらｘｙ平面に垂直に延出する方向を２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２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２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１゜、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２２、第２２、及び第２３の領域が規定されている
。第１１の領域には、Ｘ方向に延出するストライブを有
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２２の領域には、Ｘ方向に延出する
ストライブを有しｙの方向のピッチｐｙ＋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Ｘ方向のピッチＩ）ｙ２である市松
状回折格子が配置されており、第２３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、ｐ、て全で等しく、これらの回折
格子のＸ方向のピッチは、り　７３＞　ｐｙ＋　＞　ｐ
Ｆ２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
、Ｘ方向には、異なった位置に現出することができる。

即ち、Ｘ方向では、ピッチが細い程、回折角度か大きく
、ｐｙ２の第２゜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、ｐＦｌ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、ｐＦ３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が偏向ビームスプリ
ッタ４２により周波数ｆ１とｆｌ　（ｆｔキｆ２）との
２つの先ビームに分離される。これら２つの先ビームは
、ミラー４２〜４７を介して、Ｚ軸に対してｓｉｎθ□
−ｍλ／ｐ、及びｓｉｎθ−−−ｍλ／ｐ、の角度て（
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１３の領域に入射したｆ１、ｆｌの２つの光ビームは
、第２図に示されるように、この第１、の領域の１次元
回折格子で透過回折されると同時に＋６され、次に、第
２２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次元回折格子て透過回折され、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、ｆｌ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１ｗ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ｆｌ。

ｆｌの先ビーム光は、この第１３の領域の市松状回折格
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、ｆｌ＋　　ｆｌの２つの光ビームが照射さ
れ、その結果、３組の２次元分電回折干渉光Ｉｃ、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の回折干渉光重。は、
第３図に×で、第２の回折干渉光ＩＷは、Ｏて、第３の
回折干渉光ＩＭは、・て示している。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Ｉ６のうちＩ。（＋１±１）は、
周波数Δｆ＝ｌｆ＋　　　ｆｌ　１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φ６か生起されてい
る先ビートであり、第２の回折干渉光１ｗのうちＩｗ　
　（Ｏ、＋１）は、周波数Δｆ−１ｆ、　−ｆｌ　１で
あり且つウエノ＼の位置ずれに比例する位相ずれφいが
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（Ｏ、＋１）は、周波数Δｆ＝ｌｆ＋　　ｆ
２１てあり且つマスクの位置ずれに比例する位相ずれφ
３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、ＩＯ，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、
Ｉａ　　（±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ができる。

さらに、回折格子のｙ方向のピッチがｐ７３〉ｐｖ、〉
ｐｖ２に設定されているため、ＩＯ＋　　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　　（Ｏ
、±１）、Ｉ、Ａ　（Ｏ、±ｌ）は、他の回折光から独
立に分離・選択して検出される。

Ｉｃ　　（１，１）、ＩＷ　　（Ｏ、１）、及びＩＭ（
Ｏ、１）の光が、ミラー６２，５１．５２を介して、光
センサー６３，５３．５４に導かれて検出され、その結
果、各々、周波数Δｆで位相ずれφ６の第１のビート信
号、周波数Δｆで位相ずれφ５の第２のビート信号、周
波数Δｆで位相ずれφ８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　（Ｏ、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　　（Ｏ、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Ｉ。（
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　（Ｏ、１）と、第３のビート信
号ＩＭ　　（０゜１）との位相差Δφつが演算されると
、マスクとウェハとの位置ずれが演算される。

ΔφＺ１Δφｘは、ＣＰＵ５６に人力され、その結果、
Δφｚが所定値に設定されるように、制御信号がＣＰＵ
５６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３
４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−πλｚ　２　／　ｐ　、　２である。

位相差Δφｚは、位置ずれを含まず、間隔２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。

また、位置ずれのための回折光１ｗ　　（Ｏ、１）及び
ＩＭ　　（Ｏ、１）は、 １Ｍ　　（Ｏ、１）”２／π４ （４ｒ２＋ｔ（ｔ／２＋２ｒ）・（１＋ｃｏｓ２Ｚ）１
ｃｏｓ（２ｚΔｆ’　ｔ−２ＬＭ） Ｉｗ　（Ｏ、±１　）　ｏｃ　２　Ａ　Ｂ　ｃｏｓ（２
＊Δｆ’　ｔ−２Ｘｗ）と表される。そのため、Ｉｗ　
　（Ｏ、１）と１゜（Ｏ、１）との位相差Δφｘは、 Δφｘ　＝　２　（ＸＭ　　ＸＷ　） 謹４π／ｐｍ　　　（ＸＭ　　ＸＷ） と表される。位相差Δφｘは、間隔２を含まず、位置ず
れｘＭ　＋　　Ｘ　ｗ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、Ｉｃ　　（１，１）、Ｉｗ
　　（Ｏ、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。

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つの先ビームが用
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。

この変形例では、マスク３４とウェハ３３とに、各々、
２つずつの閉域のみが形成されている。即ち、第１３及
び第２３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１．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１ｗとが、２次元分布し
て現出される。

先ず、間隔設定には、Ｉｃ　　（１，１）の回折光と、
Ｉｗ　（Ｏ、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、Ｉｃ　　（Ｏ、１）の回折光と、Ｉｗ　
　（Ｏ、１）の回折光とが用いられる。この場合、ウェ
ハの第２２の領域の１次元格子がＸ方向こ延出されてい
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、Ｉｃ　　（Ｏ、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１２の領域の
１次元格子はＸ方向に延出されているため、Ｉｃ　　（
Ｏ、１）の回折光は、この第１、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、ウエノ＼の第２２の領域の１次元格子
はＸ方向に延出されているため、ＩＷ　　（Ｏ、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、Ｉｃ　　（Ｏ、１）とＩｗ　　（Ｏ、１）との
位相差が検出されると、マスクとウエノ）との位置ずれ
が検出されることができる。

さらに、この変形例では、第１３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２
２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、ＩＧｓＩｗは、２次元分布して現
出することかでき、同時に、第１２の領域及び第２２の
領域の回折格子のＸ方向のピッチか異なっているため、
第５図に示されるように、ＩｃＳ　１ｗは、Ｘ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、ＩＣ（１゜１）、ＩＧ
　（Ｏ、１）、Ｉｉｖ　　（Ｏ、１）は、分離・選択し
て検出されることかでき、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つずっのの領域か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。

この変形例では、第１゜の領域は、ウィンドウに形成さ
れており、第２２の領域には、市松状回折格子か形成さ
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■ｗが２次元分布して現出される。この■、は、ウェ
ハの第２２の領域の市松状格子のみて回折されているだ
けあるため、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　（Ｏ、１）次回折光と、第１
、及び第１２の領域で現出された第１の回折干渉光Ｉ。

のＩｃ　　（Ｏ、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には、先の変形例と同様に
、Ｉｃ　　（１，１）の回折光と、Ｉｗ　（０゜１）の
回折光とか用いられる。

この変形例でも、第７図に示すように、ＩＧ（１，１）
　、Ｉｃ　　（Ｏ、１）　、Ｉｗ　　（Ｏ、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。

さらに、上述した実施例では、間隔設定には、Ｉｃ　　
（１，１）、Ｉｗ　　（Ｏ、１）次回針先が用いられて
いるが、回折光は、これに限定されず、高次の回折光１
ｃ　　（ｎ、ｒ）、Ｉｗ　　（Ｏ、ｒ）用いられても良
い（但し、ｎ、「は、任意の整数）。

同様に、位置合せには、Ｉｃ　　（Ｏ、１）、Ｉｗ（Ｏ
、１）次回針先が用いられているが、高次の回折光１ｃ
　　（Ｏ、ｒ）、Ｉｗ　　（Ｏ、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１、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
）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２゛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。

同時に、間隔設定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つの先ビームが用い
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。

【図面の簡単な説明】

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−（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）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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ｆ＿１、ｆ＿２（ｆ＿１≠ｆ＿２）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＝｜ｆ＿１−ｆ＿２｜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Δφ＿ｘ
   を演算し、この位相差Δφ＿ｘ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Δφ＿ｚを検出し、その結果、
   この位相差Δφ＿ｚが第１及び第２の物体の問の間隔に
   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、これらの物体を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。 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。 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のＩ（Ｏ、ｒ）、Ｉ
   （Ｏ、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１（ｎ、
   ｒ）、Ｉ（Ｏ、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。 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。 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のＩ（
   Ｏ、±１）、Ｉ（Ｏ、±１）次回折光である、請求項３
   に記載の、相対位置合せ方法。 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（Ｏ、±１）次回折光である、請求項
   ３に記載の、相対位置合せ方法。 ７、第１の物体には、３つの第１＿１、第１＿２、第１
   ＿３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、３つの第２＿１、第２＿２、第２
   ＿３の領域が設けられ、 第１＿１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１＿２の領域
   には、ウィンドウが形成され、第１＿３の領域には、市
   松状回折格子が形成され、第２＿１の領域には、第１＿
   １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２＿２の領域には、市松状回折格子が形成され、第２
   ＿３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。 ８、第１の物体には、２つの第１＿１、第１＿２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２＿１、第２＿２の領域が設けられ
   、 第１＿１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１＿２の領域
   には、第１＿１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２＿１の領域には、第１＿１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２＿２の領域には、第２＿１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。 ９、第１の物体には、２つの第１＿１、第１＿２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２＿１、第２＿２の領域が設けられ
   、 第１＿１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１＿２の領域
   には、ウィンドウが形成され、第２＿１の領域には、第
   １＿１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２＿２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。 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、 ｆ＿１、ｆ＿２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は前記２つの光ビームの基準波長、ｐ
   ＿ｘ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１＿１及び第１＿２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。 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ｆ＿１、ｆ＿２（ｆ＿１≠ｆ＿２）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＝｜ｆ＿１−ｆ＿２｜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Δφ＿ｘ
   を演算し、この位相差Δφ＿ｘ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Δφ＿
   ｚを検出し、その結果、この位相差Δφ＿ｚ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。