JPH04226012A

JPH04226012A - 間隙設定方法

Info

Publication number: JPH04226012A
Application number: JP3107021A
Authority: JP
Inventors: Jun Nishida; 純西田; Yoriyuki Ishibashi; 石橋　頼幸; Ryoichi Hirano; 亮一平野; Shiro Nagatomo; 長友　志郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-08-14

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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光等に供される
マスク（第１の物体）とウェハ（第２の物体）との間隙
を設定する方法に係わり、特に光学的手段を利用した間
隙設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩのパターンは益々微細化，
高密度化しており、光露光装置で形成するにはもはや限
界に近くなっている。そこで、次世代超ＬＳＩの製造に
は、軟Ｘ線を光源として用いるＸ線露光装置が有望視さ
れている。このＸ線露光装置においては、マス（第１の
物体）とウェハ（第２の物体）とを精密に位置合わせす
ると共に、マスクとウェハとを微小間隔にて平行に設定
する必要がある。

【０００３】マスクとウェハとを精密に位置合わせする
手段として、回析格子を用いた光ヘテロダイン干渉式位
置合わせ法が知られており、この方式と組み合わせた光
ヘテロダイン干渉式間隙検出法が提案されている。この
間隙検出法を図４に示す。

【０００４】マスク１上に１次元の回析格子（マーク）
３が設けられ、ウェハ２上に１次元の回析格子（マーク
）４が設けられており、各々の回析格子３，４は共に一
定のピッチＰｘ　，ＰＹ１を持ち、両者は直交するよう
に配置される。マスク１上に回析格子３には、ｓｉｎ　
　θｍ＝　　ｍλ／Ｐｘを満たす角度で周波数ｆ１　の光が入射し、またｓｉｎ
　　θ−ｍ＝−ｍλ／Ｐｘを満たす角度で周波数ｆ２　の光が入射する。そして、
ｆ１　，ｆ２　の光は、それぞれマスク−ウェハ−マス
クと順に回析を繰り返し、マスク面に戻ってくる。なお
、２次元の回析格子マーク５，６は平面内の位置合わせ
に用いられる。

【０００５】まず、ｆ１　の光について注目すると、こ
のようにして得られた回析光のうち、（１，１）次方向
に戻ってくる回析光を受光する。同様に、ｆ２　の光に
ついても、（１，１）次方向に戻ってくる回析光を受光
する。このようにして得られた（１，１）次光は、｜ｆ
１　−ｆ２｜の周波数で強度が周期的に変化するビート
信号となる。同様にして（０，１）次方向に戻ってくる
回析光を受光すると、これも同じく｜ｆ１　，ｆ２　｜
の周波数で強度が周期的に変化するビート信号となる。

【０００６】両者のビート信号の位相差を測定すると、
これはマスク１とウェハ２の間隙に従って変化する図７
のような曲線となる。この曲線では、間隙の５次関数に
似た曲線の上に、マスク１に入射する光の波長の半分の
長さに相当する周期の細かな信号（リップル）が乗って
いる。これは、マスク１とウェハ２の間の多重反射のた
めに起こり、これを軽減することは現状では不可能であ
る。そのため、このリップルの乗った信号を使ってマス
ク１とウェハ２との間隙を精密かつ高速に設定しなけれ
ばならない。

【０００７】そこで、図７のような曲線を用いて間隙を
設定するには、従来の静電容量式センサ等を用いてセン
サ取り付け部分のマスクとウェハの間隙を設定し、それ
によって回析格子マークのある露光部分の間隙が設定範
囲±５μｍに入っていると考え、位相差が正ならば間隙
の拡がる方向へ、負ならば間隙の狭まる方向へウェハテ
ーブル又はマスクテーブルを移動させて間隙を設定させ
ていた。

【０００８】しかしながら、この種の方法にあっては次
のような問題があった。第１に、静電容量式センサを用
いて、センサ取付け部分のマスクとウェハの間隙を最終
的な設定点に設定しても、回析格子マークのある露光部
分の間隙が光ヘテロダイン干渉式間隙設定法の初期設定
範囲±５μｍに入っているとは限らない。ウェハの平面
度は数μｍあり、ウェハ全面の平均では設定点±５μｍ
に入っていても、回析格子マークのある露光部分の間隙
が局所的に設定点±５μｍに入っていない場合もある。このような時、例えば図５でＡ点に間隙がある場合、従
来のようなシーケンスを使って間隙を設定しようとする
と、マスクとウェハとの間隙がさらに狭まる方向にテー
ブルが動き、マスクとウェハとが衝突してしまい、高価
なマスクを破壊してしまう虞れがある。さらに、この衝
突により、マスクでシールドしていたマスクテーブル側
のＨｅが漏れ、マスク側にエアが混入してしまい、その
復帰に数十時間も要する。また、衝突によりテーブルの
精度が低下することも考えられる。

【０００９】第２に、マスクが回析格子に入射する光（
アライメント光）を良く反射する材料でできている場合
や、ウェハ上にＡｌ等の配線がしてありアライメント光
を良く反射する場合、マスクとウェハとの間でアライメ
ント光が多重反射して、図７の曲線に乗っているリップ
ルが非常に大きくなる。このとき、もし図８のようにリ
ップルが乗り、本来の間隙値以外の点で位相差が零にな
る点があると、従来の間隙設定シーケンスを用いて間隙
を設定するならば、当初目論んだ間隙値以外の点に設定
される。すると、ランアウト誤差等の不都合な状況を招
く他、もし回析マーク３つを用いてこのシーケンスでマ
スクとウェハの間のチルト補正を行っていた場合には、
マスクとウェハの平行が保たれず、マスクとウェハがそ
の周辺部分で接触する虞れがある。さらに、マスクとウ
ェハの平行な方向の位置合せ（アライメント）を行う場
合、アライメントしたときの位置がギャップに多少でも
依存するときには、この間隙の設定のミスのためアライ
メントの設定にも誤差が生じるというような問題点があ
った。

【００１０】また、（２，１）次回析光と（０，１）次
回析光の位相差を計測しているときのように、入射光の
方向が微妙に本来の角度からずれた場合などには、ギャ
ップ曲線の形が大きくずれ、曲線が横軸と交わる点が大
きくずれるという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、回析
格子マークを用いてマスク・ウェハ間の間隙を設定する
場合、マスクとウェハが衝突してしまい、高価なマスク
を破壊してしまう虞れがある。また、マスクとウェハ間
でアライメント光が多重反射して、大きなリップルがあ
る場合、さらには入射光学系が正しく調整されてない場
合、間隙を正確に設定することができない等の問題があ
った。

【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、マスクとウェハとの衝
突を招くことなく、マスクとウェハとの間隙を設定値に
正確に合わせることのできるマスク・ウェハの間隙設定
方法を提供することにある。［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、回析光
を利用して第１の物体（マスク）と第２の物体（ウェハ
）との間隙を設定するに際し、予め第１と第２の物体と
の間隙を設定間隙付近に設定し、この状態でヘテロダイ
ン干渉方式等のアライメントにより第１と第２の物体と
の間隙を正確に設定することにある。

【００１４】即ち本発明は、回析光を利用して第１の物
体と第２の物体との間隙を光学的に設定する間隙設定方
法において、第１及び第２の物体にそれぞれ設けられた
回析格子マークに光を照射し、該マークからの回析光を
検出して第１と第２の物体との間隙を測定する間隙測定
用の光学系と、この光学系とは独立して第１と第２の物
体との間隙を測定する補助間隙センサと、第１あるいは
第２の物体の少なくとも一方をこれらの対向方向に沿っ
て移動するテーブルとを用い、前記補助間隙センサの出
力に基づき第１あるいは第２の物体の一方を移動し、第
１と第２の物体との間隙を設定間隙付近に設定したのち
、第１あるいは第２の物体の一方を微小距離移動し、こ
のときの前記光学系の出力と補助間隙センサの出力とを
測定して記憶し、記憶されたデータに基づいて直線回帰
等の演算を行い、この演算結果を基に第１あるいは第２
の物体の一方を移動して間隙を所定間隙に正確に設定す
ることを特徴としている。

【００１５】

【作用】本発明では、まず補助間隙検出センサを用いて
、第１と第２の物体との周辺部分を間隙設定値に位置決
めする。このとき、第１の物体と第２の物体との平面度
の関係で、例えば露光装置に適用する場合に露光領域の
間隙は設定点±５μｍにしかならない。その後、補助間
隙センサの出力を基に間隙の拡がる方向へテーブルを例
えば１μｍ動かし、その間の補助間隙センサの出力値０
．１μｍ毎に、光学系の検出出力を計測し記憶する。ここで、光学系がヘテロダイン干渉方式であれば、回析
光の位相差を計測して記憶する。

【００１６】移動完了後、記憶したデータの平均値又は
補助間隙センサの値と位相差の関係を直線回帰した結果
の信号の正負、傾きの正負を基に、現在の間隙の値を知
り、テーブルを間隙の拡がる方向又は狭まる方向のどち
らに動かせば、位相差が零になる間隙になるということ
を判断する。その判断の結果を用いて、テーブルを今度
は例えば６μｍ動かし（スイープ）、その間の補助間隙
センサの出力値０．１μｍ毎に、回析光の位相差を計測
して記憶する。この記憶した値を用いて、動き始めから
１μｍ毎に、補助間隙センサと位相差の関係を直線回帰
し、補助間隙センサの回帰を始めたときの値とその後の
１μｍの間でこの直線を切り線分を得る。

【００１７】以上のデータ処理を繰り返し、６つの線分
を得る。この６つの線分は、必ずしもつながっていると
は限らず、従って位相差の信号は折れ線で近似したとは
限らず、線分の集合で近似したことになる。この６つの
線分のうち、横軸（位相差が零の点）を横切るものを探
し出し、この線分の傾きが本来の予測した範囲に入って
いれば、この線分と横軸の交点に対応する補助間隙セン
サの値にテーブルを動かして間隙を設定する。この方法
では、６μｍテーブルをスイープさせ、１μｍ毎に直線
回帰して横軸と交わった部分を探しその傾きを検査し、
交点に位置決めするだけなので、ギャップ曲線を画像処
理するよりは演算に時間がかからず、高速に間隙を設定
することが可能となる。

【００１８】

【実施例】実施例１以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。図１は本発明の一実施例方法に使用したＸ線露光装置の
要部構成を示す図である。図中１はＸ線マスク、２はウ
ェハ、１１は間隙センサ、１２は静電容量式センサ（補
助間隙センサ）、１３はＸＹテーブル、１４はＺチルト
テーブル、１５はウェハチャック、１６はマスクテーブ
ル、１７は基準面を示している。（粗アライメント）

【００１９】Ｚテーブルは１５に設けた間隙センサ１１
でマスク１との変位をマスク全域で計測しつつ、ウェハ
テーブル１３，１４，１５又はマスクテーブル１６を移
動させることにより、マスク１とウェハテーブル走行軸
の傾きを計測し、移動終了後のマスク１とウェハテーブ
ル走行軸を平行に合わせる。このとき、マスクテーブル
１６上にある基準面１７との距離も計測し、この値から
マスク１の実際の厚みが分かる。

【００２０】次に、ウェハ２とマスク１に平行に合わせ
る。マスクテーブル１６上に設けた静電容量式センサ（
補助間隙センサ）１２でウェハ２との間隙を３点で計測
し、Ｚチルトテーブル１４を動かすことにより、マスク
１とウェハ２を間隙が約１００μｍのところで両者を平
行に合わせる。マスク１とウェハ２が平行になった後、
徐々に間隙を狭めて設定目標の３０μｍの所まで持って
いく。このとき、ウェハ２の平面度は数μｍもあり、露
光領域の間隙は３０±５μｍの所にしか入れられない。（精アライメント）

【００２１】そこで、光ヘテロダイン干渉法を用いて、
露光領域の微細な間隙設定を行う。光ヘテロダイン干渉
法を用いたときの補助間隙センサ１２と回析光の位相差
信号の関係は、例えば（１，１）次光と（０，１）次光
の位相差をとった場合、前記図７のようになる。この図
のように、回析格子に入射するアライメント光がマスク
１とウェハ２との間で多重反射するために、例えばアラ
イメント光のＨｅ−Ｎｅレーザを用いた場合、波長０．
６３３μｍの半分に相当する。０．３μｍ周期信号（リ
ップル）が、５次関数に似た形にのった形となる。ここ
で、上記の方法でマスク１とウェハ２の間隙を３０±５
μｍに設定した後、間隙が拡がる方向へ補助間隙センサ
基準でとりあえず１μｍテーブル１５を動かし、その間
に補助間隙センサ１２の値０．１μｍ毎の回析光の位相
差を補助間隙センサ１２の値と共に記憶する。

【００２２】移動終了後、記憶したテータをもとに補助
間隙センサ１２の出力値と位相差の関係を直線回帰する
。この回帰直線をテーブル１５が動いた１μｍの範囲で
切り、線分を得る。このとき、リップルは０．３μｍ単
位なので、直線回帰することによって信号は平均化され
、この線分はリップルの影響が排除された、回帰した周
辺のギャップ曲線の概形を表わしたものとなる。このギ
ャップの概形の一部を抽出した線分より、露光部分の実
際の間隙はいくらなのかが、予めギャップ曲線を記憶し
ていることにより分かる。

【００２３】図２で説明すると、図中のＡ〜Ｅ点では線
分の傾きと、両端の符号の組み合わせがそれぞれ異なっ
ている。これにより、露光領域の間隙が設定点±５μｍ
のどの位置にいるかが判断できる。この判断の結果によ
り、テーブル１５を位相差が零になる方向に６μｍ動か
し、その間に補助間隙センサ１２の値で０．１μｍ毎に
位相差を検出し、両者を記憶する。移動後、移動開始点
から１μｍ毎に独立に、補助間隙センサ１２と位相差の
関係を直線回帰し、ギャップ曲線を１μｍ毎の線分で近
似する。ここで、これはギャップ曲線を折れ線で近似し
ているとは、限らない。前の線分と次の線分が接触して
いれば、折れ線となり、この方法は折れ線近似をも含ん
でいることになる。

【００２４】以上のようにして得た６個の線分のうち、
横軸と交わっているものを探しだす。もし、横軸と交わ
っている線分が１つしかなければ、線分の傾きが正であ
ることを確認してその線分と横軸の交点を求め、その補
助間隙センサ１２の値に、テーブル１５を持っていき、
間隙を位置決めする。もし、図３（ａ）に示すように、
横軸と交わっている線分が２つ以上あるとすると、この
ギャップ直線は横軸と広い範囲で交わっているというこ
となので、設計者が意図した本来のギャップ曲線ではな
いといえる。

【００２５】また、横軸と交わっている線分が１つで、
その傾きが負であるとき、本来のギャップ曲線ではない
といえる。このような時は、間隙設定シーケンスを中断
し、エラー信号を出力してオペレータに知らせて、マス
ク１とウェハ２とが衝突したり、正しくない間隙に設定
することを避けることができる。このような本来の信号
でないギャップ信号が得られるのは、例えば、（２，１
）次回析光と（０，１）次回析光の位相差を計測してい
るときで、入射光の方向が微妙に本来の角度からずれた
場合などに起こる。このような場合、ギャップ信号の曲
線が横軸と交わる点が大きくずれ、光ヘテロダイン干渉
法では微細な間隙設定を行えない。これに対して本方式
を用いれば、このような本来のギャップ曲線が得られな
いときでも、チェック用の特別のアルゴリズムを用いず
、ギャップ設定のアルゴリズムと同時にチェックでき、
シーケンスの高速化が期待できる。さらに、横軸と交わ
っている線分がない場合は、図３（ｂ）のような場合が
考えられる。この場合には、これは１μｍ毎に回帰した
時の、分割の点が悪いためにたまたま起こったものと考
えられる。この場合は、位相差が正で最小の値を持つ線
分の端点と、位相差が負で最大の値を持つ線分の端点と
を見付けて、両者の横座標が同じであれば、図３（ｂ）
のようになっていると考え、この点を中心とした１μｍ
のデータで直線回帰を行い、この線分が横軸と交わって
いれば、その交点にテーブル１５を移動する。

【００２６】以上のように、本方式では間隙設定の１μ
ｍの線分を用いることで、最終的にはいつもギャップ設
定点付近（最大±０．５μｍ）ギャップ曲線を用いて直
線回帰した間隙を設定しているので、ギャップ曲線が近
似し易いような５次関数でなく、多少変形していても設
定に誤差が生じ難い。また、回帰を用いて間隙設定を行
っているので、リップルの影響も受け難く、設定誤差が
生じ難い。さらに、設定点付近のギャップ曲線の回帰を
間隙設定のほかに入射光学系のチェックにも利用するこ
とで、マスク１とウェハ２との衝突を避けることが、特
別のアルゴリズムを用いずに間隙設定と同時に可能とな
り、シーケンスの高速化が期待できる。

【００２７】このような、本実施例によれば、Ｘ線露光
に供されるマスク１及びウェハ２にそれぞれ設けた回析
格子マーク３，４を用いて、両者の間隙を設定するに際
し、マスク１とウェハ２の反射率が大きいため多重反射
によって起こるリップルが大きい場合でも、またウェハ
２の部分的な凹凸のために、ウェハ２とマスク周辺部分
の間隙を所定の値に設定しても、露光部分の間隙が所定
の値からかなりずれた場合でも、光ヘテロダイン干渉法
によりこれらの間隙を、正確にかつ高速に設定すること
が可能となる。またこのシーケンスは、回析格子に入射
するアライメント光の入射角度がずれて本来のギャップ
曲線が得られない場合でも、特別に検査用の装置を用い
ることなく、間隙設定と同時に行える検査で衝突を回避
できるので、高速で正確でしかも外乱に強い利点がある
。実施例２

【００２８】上述の実施例１で、本発明の間隙設定方法
の原理について詳細に説明した。以下の実施例２では、
もう少し具体的な装置構成まで含めて説明を行なうが、
図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。

【００２９】図５は、本発明の第２の実施例に係わる間
隙設定方法に使用したＸ線露光装置の要部構成を示す図
である。図中１４ａはチルトテーブル，１４ｂはＺテー
ブル，２０はＸＹテーブル１３上に載置されるＺテーブ
ル１４ｂを駆動するためのモータ，２１はモータ２０に
接続されるボールネジ，２２はＺテーブル１４ｂを移動
させるための傾斜面を有するくさび形カム，２３は第２
の補助間隙センサ，２４は間隙検出用光学系，２５は発
振器，２６は同期取り込み回路，２７はＣＰＵである。

【００３０】上記のような構成で、粗アライメントは実
施例１と同様に、ウェハテーブル側（図ではチルトテー
ブル１５）に設けた間隙センサ１１でマスク１の傾きを
計測後、マスクテーブル１６で傾きを補正する。そして
、マスクテーブル１６上に形成された基準面１７との距
離も計測し、この値からマスク１とマスクテーブル１６
上の第１の補助センサ１２との相対距離を決定する。

【００３１】次に、マスクテーブル１６上に設けた第１
の補助センサ１２でウェハ２との間隙を３点で計測し、
Ｚテーブル１４ｂ，チルトテーブル１４ａを動かすこと
で所定の間隙に平行に設定する。この粗アライメントの
方法は実施例１と同様の方法で、マスク面の対抗部を直
接計測していないので、例えばＸ線露光に適用した場合
、３０±５μｍの範囲に大まかに位置決めされる。

【００３２】そこで次に精アライメントを実施すること
で微細な間隙設定を行うわけであるが、この実施例２の
精アライメントにおいても、基本的原理は実施例１と同
様である。

【００３３】つまり、光ヘテロダイン干渉法を利用して
、微細な間隙設定を行なう。光ヘテロダイン干渉法を用
いたときの補助間隙センサ１２と回析光の位相差信号の
関係は、例えば（１，１）次光と（０，１）次光の位相
差をとった場合、前記図７のようになる。この図のよう
に、回析格子に入射するアライメント光がマスク１とウ
ェハ２との間で多重反射するために、例えばアライメン
ト光Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いた場合、波長０．６３３μ
ｍの半分に相当する０．３μｍ周期の信号（リップル）
が載った形となる。

【００３４】このため、実施例１と同様に本願発明の要
旨である一方のテーブルを微小距離移動させて、間隙検
出用光学系（光ヘテロダイン干渉用間隙検出光学系）の
検出出力を演算（直線回帰）することを実施する。

【００３５】この時、予め設定した間隙付近でウェハテ
ーブル１５を例えば１μｍ間隙の広がる方向へ移動（Ｚ
テーブル１４ｂで駆動）させるが、実施例１とは異なり
、移動するウェハテーブル１５側の変位（Ｚテーブル１
４ｂの変位）を測定する第２の補助間隙センサ２３を基
準として移動させる。そして、第２の補助間隙センサ２
３の値と間隙検出用光学系２４の出力信号を、テーブル
移動量が０．１μｍ毎に記憶する。

【００３６】移動終了後、記憶したデータをもとに補助
間隙センサ２３の出力信号と位相差の関係を、移動テー
ブルが動いた範囲で１μｍ毎、直線回帰する。このとき
、リップルは０．３μｍ単位なので、直線回帰すること
によって信号は平均化される。よって、この線分はリッ
プルの影響が排除され、ギャップ曲線の概形を表わした
ものとなる。（図２参照）このギャップ曲線の概形を得
ることにより、露光部分が設定目標間隙である時の補助
間隙センサ２３の出力信号を得る。この得られた出力信
号に補助間隙センサ２３の信号がなるよう、移動テーブ
ルを動かしてマスク１とウェハ２の間隙を精密に設定す
る。なお、間隙検出用光学系２４の出力と第２の補助間
隙センサ２３の出力信号の読取りは、発振器２５の一定
周期の信号に同期させ両者を同時にＣＰＵ２７に読み込
むようにしている。

【００３７】この理由は、例えば発振器２５を設けずに
、第２の補助間隙センサ２３の出力信号をＣＰＵ２７で
読み取った後に間隙検出用光学系２４の出力信号を読み
取るという場合には両者の信号を読み取るのに時間差が
生じてしまい、読み取った補助間隙センサ２３の出力信
号と、間隙検出用光学系２４の出力信号とは、Ｚテーブ
ル１４ｂが完全に同じ位置の時の値ではなくなる。この
時間差により生じる誤差を防止するために発振器２５に
同期させるわけである。実施例３

【００３８】以下に説明する第３の実施例についても、
間隙設定方法の原理は先の第１および第２の実施例と同
様のものである。この第３の実施例は、先の第２の実施
例に対して、ＣＰＵ２７で第２の補助間隙センサ２３の
出力値と間隙検出用光学系２４の出力値を読み込む方法
が若干異なる。したがって、図５と同一部分には同一符
号を付した図６を参照して説明を行なう。

【００３９】第３の実施例を示す図６において、３０は
、Ｚテーブル１４ｂを駆動するモータ２０に取り付けら
れたＺテーブルエンコーダである。このエンコーダ３０
はＺテーブル１４ｂの移動方向変位を計測するためのも
のである。Ｚテーブル１４ｂの移動時に第２の補助間隙
センサ２３と間隙検出用光学系２４の出力信号とをＣＰ
Ｕ２７に読み込む場合は、エンコーダ３０のパルスを取
り出し、適当な比率に分周した信号に同期させて、補助
間隙センサ２３の信号と間隙検出光学系２６の信号を取
り込み、ＣＰＵ２７上に記憶する。つまり、実施例２の
ように発振器２５を設けてそれに同期させる場合でも次
のような不都合が生じるおそれがある。

【００４０】テーブルをある距離動かす場合は、加速運
動、等速運動、減速運動と３つの段階を踏み、速度が変
化する。このため、発振器２５を利用して等間隔の時間
にデータを読み込む場合、テーブルの速度が遅い場合は
テーブルの移動距離が短い間隔で、テーブルの速度が速
い場合はテーブルの移動距離が長い間隔で、データが読
み取られる。このため適当な間隔のテーブル移動量に対
するデータをＣＰＵ２７が読み取るためには、記憶した
データを取捨選択する必要があり、シーケンスが複雑に
なるおそれがある。

【００４１】しかし、第３の実施例の場合テーブルの移
動量に対応したエンコーダ３０のパルスに同期させてい
るので、テーブルの加速時や減速時のようテーブルスピ
ードも変わる時も、ＣＰＵ２７上に記憶されているデー
タがそのままテーブルの一定間隔の移動距離に対応して
いる。また、エンコーダ３０のパルスを分周してトリガ
信号として使っているので、エンコーダパルス１パルス
分の距離の任意の倍数の間隔でデータを取り込むことが
でき、無駄なデータを取らずにすみメモリの有効利用が
実現でき、さらに必要なデータを取捨選択する手間も省
けるといった優れた効果を奏する。

【００４２】なお、本説明は上述した実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。実施例では回析光の位相差
を用いて間隙を設定するヘテロダイン干渉法を利用した
場合について述べたが、回析光の強度を用いて間隙を設
定する方法にも適用することができる。また、光学系の
検出出力を基に演算する手段は直線回帰に限らず、単調
増加（又は減少）の曲線に回帰するようにしてもよい。また、補助間隙センサは静電容量式センサに限るもので
はなく、マスク・ウェハの間隙を非接触で検出できるも
のであればよいし、さらにウェハテーブル駆動機構につ
いたエンコーダ等の間接的検出装置でもよい。

【００４３】さらに本発明の間隙設定方法はＸ線露光装
置のマスクとウェハとの間隙設定に限定されるものでは
なく、第１と第２の物体とが微小間隙を有して位置決め
される必要のある場合には全て適用可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、回
析光を利用して第１の物体と第２の物体との間隙を設定
するに際し、予め第１の物体と第２の物体との間隙を設
定間隙付近に設定し、この設定間隙付近で光学系の出力
データに基づいて直線回帰等の演算を行い、この演算結
果を基に第１と第２の物体との間隙を設定しているので
、２物体同士の衝突を招くことなく、間隙を設定値に正
確に合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の間隙設定方法を適用したＸ線露光
装置の要部構成を示す図。

【図２】　　ギャップ曲線を直線回帰した例を示す図。

【図３】　　直線回帰の例を拡大して示す図。

【図４】　　回析格子と入射光の関係を示す図。

【図５】　　本発明の間隙設定方法を適用した第２の実
施例としてのＸ線露光装置の要部構成図。

【図６】　　本発明の間隙設定方法を適用した第３の実
施例としてのＸ線露光装置の要部構成図。

【図７】　　従来のギャップ設定点周辺のギャップ曲線
を示す図。

【図８】　　リップルが非常に大きい時の従来のギャッ
プ曲線を示す図。

【符号の説明】

１　　マスク（第１の物体）２　　ウェハ（第２の物体）３，４　　回析格子マーク１１　　間隙センサ１２　　静電容量式センサ（補助間隙センサ）１３　　
ＸＹテーブル１４　　Ｚチルトテーブル１４ａ　　チルトテーブル１４ｂ　　Ｚテーブル１５　　ウェハチャック１６　　マスクテーブル１７　　基準面２３　　第２の補助間隙センサ２４　　間隙検出用光学系２５　　発振器２６　　同期取り込み回路２７　　ＣＰＵ３０　　エンコーダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の物体にそれぞれ設けられた
回析格子マークに光を照射し、該マークからの回析光を
検出して前記第１と第２の物体との間隙を測定する間隙
測定用の光学系と、この光学系とは独立して前記第１と
第２の物体との間隙を測定する補助間隙センサと、前記
第１あるいは第２の物体の少なくとも一方をこれらの対
向方向に沿って移動するテーブルとを用い、前記補助間
隙センサの出力に基づき前記第１あるいは第２の物体の
少なくとも一方を移動し、前記第１と第２の物体との間
隙を所定間隙付近に設定したのち、前記第１あるいは第
２の物体の少なくとも一方を微小距離移動し、このとき
の前記光学系の検出出力と前記補助間隙センサの検出出
力とを測定して記憶し、記憶されたデータに基づいて演
算を行い、この演算結果を基に前記第１あるいは第２の
物体の少なくとも一方を移動して第１と第２の物体との
間隙を所定間隙に設定することを特徴とする間隙設定方
法。
【請求項２】前記記憶されたデータに基づいて演算を行
う手段として、前記第１と第２の物体との移動距離と前
記光学系の検出出力との関係を移動距離の一定量毎に直
線回帰を行うことを特徴とする請求項１記載の間隙設定
方法。
【請求項３】前記直線回帰された線分のうちで位相差零
の横軸と交わった線分を抽出し、該抽出した線分の傾き
が所定の範囲に入り、かつ傾きが正となる線分であるこ
とを確認して、横軸と線分の交点に間隙を設定すること
を特徴とする請求項２記載の間隙設定方法。
【請求項４】前記光学系は、前記第１および第２の物体
の各マークに周波数が僅かに異なる光を同時に照射し、
回析して得た検出光の位相差を検出して間隙を測定する
ヘテロダイン干渉方式であることを特徴とする請求項１
記載の間隙設定方法。
【請求項５】前記回析光として、前記第１の物体面上の
１次元格子マークが延びるＸ方向に０次，これと直交す
るＹ方向に１次の回析光Ｉ（０，１）と、Ｘ方向に１次
，Ｙ方向に１次の回析光Ｉ（１，１）あるいは、第２の
物体面上の１次元格子マークが延びるＸ方向に０次，こ
れと直交するＹ方向に１次の回析光Ｉ（０，１）と、Ｘ
方向に２次，Ｙ方向に１次の回析光Ｉ（２，１）を検出
し、両者のビート信号の位相差又は強度を検出すること
を特徴とする請求項１記載の間隙方法。
【請求項６】前記光学系の検出出力と前記補助間隙セン
サの検出出力とを測定する際に、前記テーブルを駆動す
る駆動手段に設けられたエンコーダのパルスあるいはそ
の分周されたパルスに同期して測定することを特徴とす
る請求項１記載の間隙設定方法。