JPH06267828A - 位置合せ装置 - Google Patents
位置合せ装置Info
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- JPH06267828A JPH06267828A JP5048393A JP5048393A JPH06267828A JP H06267828 A JPH06267828 A JP H06267828A JP 5048393 A JP5048393 A JP 5048393A JP 5048393 A JP5048393 A JP 5048393A JP H06267828 A JPH06267828 A JP H06267828A
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- grating
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- diffraction
- diffraction grating
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Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】被位置合せ物体間のギャップ長の影響が現われ
るのを抑制できるを光ヘテロダイン式の位置合せ装置を
提供する。 【構成】マスクとウェハとに対向関係に少なくとも一対
の回折格子１３ａ，１４ａを設けるとともに、回折格子
１３ａに対して位置合せ方向と直交する面を境にし左右
対称に周波数の異なる２本の光ビーム１５，１６を照射
し、この照射によって得られた回折光のうちの特定次数
の回折光ＩM(0,1)を位置情報として用いるようにした光
ヘテロダイン式の位置合せ装置において、回折格子１４
ａの位置合せ方向と直交する方向の実効的な幅ＬWyが、
位置合せ方向と直交する方向の格子ピッチをＰy2、２本
の光ビームのうちの短波長光ビームの波長をλ、マスク
とウェハとの間の最小ギャップ長をＺとしたとき、ＬWy
＝3 ×tan θ×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐy2））
以下に設定されている。
るのを抑制できるを光ヘテロダイン式の位置合せ装置を
提供する。 【構成】マスクとウェハとに対向関係に少なくとも一対
の回折格子１３ａ，１４ａを設けるとともに、回折格子
１３ａに対して位置合せ方向と直交する面を境にし左右
対称に周波数の異なる２本の光ビーム１５，１６を照射
し、この照射によって得られた回折光のうちの特定次数
の回折光ＩM(0,1)を位置情報として用いるようにした光
ヘテロダイン式の位置合せ装置において、回折格子１４
ａの位置合せ方向と直交する方向の実効的な幅ＬWyが、
位置合せ方向と直交する方向の格子ピッチをＰy2、２本
の光ビームのうちの短波長光ビームの波長をλ、マスク
とウェハとの間の最小ギャップ長をＺとしたとき、ＬWy
＝3 ×tan θ×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐy2））
以下に設定されている。
Description
【０００１】
【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の物体とを対向方向と直交する面内で高精度
に位置合せするときに用いられる位置合せ装置に関す
る。
物体と第２の物体とを対向方向と直交する面内で高精度
に位置合せするときに用いられる位置合せ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近では、超ＬＳＩの回路パターンをＸ
線露光装置を使って等倍露光で形成する試みが成されて
いる。このような装置を用いてパターン転写を行う場
合、露光に先だってマスクとウェハとを高精度に位置合
せする必要がある。
線露光装置を使って等倍露光で形成する試みが成されて
いる。このような装置を用いてパターン転写を行う場
合、露光に先だってマスクとウェハとを高精度に位置合
せする必要がある。
【０００３】ところで、対向配置されたマスクとウェハ
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せする装
置としては、特願昭 63-329731号や特願平 2-25836号な
どに示されているように、回折格子を用いた光ヘテロダ
イン式の位置合せ装置が考えられている。図３には光ヘ
テロダイン式の代表的な位置合せ装置の要部が模式的に
示されている。この位置合せ装置では、図示しないマス
クに回折格子１を設けるとともに、この回折格子１に対
向する関係に図示しないウェハに回折格子２を設けてい
る。
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せする装
置としては、特願昭 63-329731号や特願平 2-25836号な
どに示されているように、回折格子を用いた光ヘテロダ
イン式の位置合せ装置が考えられている。図３には光ヘ
テロダイン式の代表的な位置合せ装置の要部が模式的に
示されている。この位置合せ装置では、図示しないマス
クに回折格子１を設けるとともに、この回折格子１に対
向する関係に図示しないウェハに回折格子２を設けてい
る。
【０００４】今、図に示す直角座標上のＸ軸方向が位置
合せ方向であるとする。回折格子１はＹ軸方向に配置さ
れた第１格子３ａと第２格子３ｂとで構成される。同様
に、回折格子２もＹ軸方向に配置された第１格子４ａと
第２格子４ｂとで構成される。すなわち、この位置合せ
装置では、回折格子１の第１格子３ａと回折格子２の第
１格子４ａとをペアとし、回折格子１の第２格子３ｂと
回折格子２の第２格子４ｂとをペアとしている。
合せ方向であるとする。回折格子１はＹ軸方向に配置さ
れた第１格子３ａと第２格子３ｂとで構成される。同様
に、回折格子２もＹ軸方向に配置された第１格子４ａと
第２格子４ｂとで構成される。すなわち、この位置合せ
装置では、回折格子１の第１格子３ａと回折格子２の第
１格子４ａとをペアとし、回折格子１の第２格子３ｂと
回折格子２の第２格子４ｂとをペアとしている。
【０００５】回折格子１を構成している第１格子３ａは
Ｙ軸方向に延びるストライプパターンをＸ軸方向にＰx
のピッチで設けたものとなっており、第２格子３ｂは透
明のウインドウに構成されている。また、回折格子２を
構成している第１格子４ａはＸ軸方向に延びるストライ
プパターンをＹ軸方向にＰy2のピッチで設けたものとな
っており、第２格子４ｂは市松模様のパターンをＸ軸方
向にはＰx のピッチで、Ｙ軸方向にはＰy1のピッチで設
けたものとなっている。
Ｙ軸方向に延びるストライプパターンをＸ軸方向にＰx
のピッチで設けたものとなっており、第２格子３ｂは透
明のウインドウに構成されている。また、回折格子２を
構成している第１格子４ａはＸ軸方向に延びるストライ
プパターンをＹ軸方向にＰy2のピッチで設けたものとな
っており、第２格子４ｂは市松模様のパターンをＸ軸方
向にはＰx のピッチで、Ｙ軸方向にはＰy1のピッチで設
けたものとなっている。
【０００６】ペアを組む第１格子３ａ，４ａおよび第２
格子３ｂ，４ｂのＸ軸方向の幅をＬMx，ＬWxとし、Ｙ軸
方向の幅をＬMy，ＬWyとすると、通常はＬMx＝ＬWx＝Ｌ
My＝ＬWy＝100 （μｍ）程度に設定されている。また、
Ｐy1，Ｐy2は，通常Ｐy1＝5（μｍ），Ｐy2＝7 （μ
ｍ）程度に設定されている。
格子３ｂ，４ｂのＸ軸方向の幅をＬMx，ＬWxとし、Ｙ軸
方向の幅をＬMy，ＬWyとすると、通常はＬMx＝ＬWx＝Ｌ
My＝ＬWy＝100 （μｍ）程度に設定されている。また、
Ｐy1，Ｐy2は，通常Ｐy1＝5（μｍ），Ｐy2＝7 （μ
ｍ）程度に設定されている。
【０００７】この位置合せ装置では、回折格子１を構成
している第１格子３ａおよび第２格子３ｂの上面に向
け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
に、具体的には格子ピッチの±１次の方向から異なる周
波数ｆ1 ，ｆ2 の２本のレーザビーム５，６を照射す
る。これらレーザビーム５，６のＸ軸方向の幅をＬx と
し、Ｙ軸方向の幅をＬy とすると、通常はＬx ＝Ｌy ＝
100 （μｍ）程度に設定されている。
している第１格子３ａおよび第２格子３ｂの上面に向
け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
に、具体的には格子ピッチの±１次の方向から異なる周
波数ｆ1 ，ｆ2 の２本のレーザビーム５，６を照射す
る。これらレーザビーム５，６のＸ軸方向の幅をＬx と
し、Ｙ軸方向の幅をＬy とすると、通常はＬx ＝Ｌy ＝
100 （μｍ）程度に設定されている。
【０００８】このようにレーザビーム５，６を照射する
と、ペアを組む第１格子３ａ，４ａ側では、第１格子３
ａ→第１格子４ａ→第１格子３ａの経路でビームが通過
するときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互い
に干渉し合う。この干渉光を回折格子１の上方で、位置
合せ方向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出する
と、Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩM (0,1) が
得られる。この信号ＩM (0,1) と参照信号との間の位相
差を検出することによって回折格子２に対する回折格子
１、つまりウェハに対するマスクの位置ずれを知ること
ができる。
と、ペアを組む第１格子３ａ，４ａ側では、第１格子３
ａ→第１格子４ａ→第１格子３ａの経路でビームが通過
するときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互い
に干渉し合う。この干渉光を回折格子１の上方で、位置
合せ方向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出する
と、Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩM (0,1) が
得られる。この信号ＩM (0,1) と参照信号との間の位相
差を検出することによって回折格子２に対する回折格子
１、つまりウェハに対するマスクの位置ずれを知ること
ができる。
【０００９】一方、ペアを組む第２格子３ｂ，４ｂ側で
は、第２格子３ｂ→第２格子４ｂ→第２格子３ｂの経路
でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し合う。こ
の干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ方向には０
次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ
1−ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られる。この
信号ＩW (0,1) と参照信号との間の位相差を検出するこ
とによって回折格子１に対する回折格子２、つまりマス
クに対するウェハの位置ずれを知ることができる。そこ
で、この位置合せ装置では、ＩM (0,1) とＩW (0,1) と
の間の位相差、つまり、 Δφ＝ＩM (0,1) −ＩW (0,1)
は、第２格子３ｂ→第２格子４ｂ→第２格子３ｂの経路
でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し合う。こ
の干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ方向には０
次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ
1−ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られる。この
信号ＩW (0,1) と参照信号との間の位相差を検出するこ
とによって回折格子１に対する回折格子２、つまりマス
クに対するウェハの位置ずれを知ることができる。そこ
で、この位置合せ装置では、ＩM (0,1) とＩW (0,1) と
の間の位相差、つまり、 Δφ＝ＩM (0,1) −ＩW (0,1)
【００１０】を求め、この値Δφから図４に示すように
マスクとウェハとの間の位置合せ方向の位置ずれ量を求
めている。そして、この値に基いてアクチュエータを制
御して位置合せするようにしている。しかしながら、上
記のように構成された従来の位置合せ装置にあっても次
のような問題があった。
マスクとウェハとの間の位置合せ方向の位置ずれ量を求
めている。そして、この値に基いてアクチュエータを制
御して位置合せするようにしている。しかしながら、上
記のように構成された従来の位置合せ装置にあっても次
のような問題があった。
【００１１】すなわち、レーザビーム５，６の照射角度
が左右対称に設定されているので、ＩM (0,1) を得るた
めの光路長とＩW (0,1) を得るための光路長とは等し
い。したがって、Δφは回折格子１と回折格子２との間
のギャップ長、つまりマスクとウェハとの間のギャップ
長Ｚには無関係になるはずである。
が左右対称に設定されているので、ＩM (0,1) を得るた
めの光路長とＩW (0,1) を得るための光路長とは等し
い。したがって、Δφは回折格子１と回折格子２との間
のギャップ長、つまりマスクとウェハとの間のギャップ
長Ｚには無関係になるはずである。
【００１２】しかし、実際には図５に示すように、マス
クとウェハとの位置合せ方向の相対位置を固定した状態
で、マスクとウェハとの間のギャップ長を 5（μｍ）程
度変化させると、Δφが±0.05（μｍ）相当分変化し、
これが原因して位置合せ方向の位置合せ精度を低下させ
る問題があった。
クとウェハとの位置合せ方向の相対位置を固定した状態
で、マスクとウェハとの間のギャップ長を 5（μｍ）程
度変化させると、Δφが±0.05（μｍ）相当分変化し、
これが原因して位置合せ方向の位置合せ精度を低下させ
る問題があった。
【００１３】この理由は次のように考えられる。すなわ
ち、今、ＬMx＝ＬWx＝ＬMy＝ＬWy＝100 （μｍ），Ｌx
＝Ｌy ＝100 （μｍ），Ｐy1＝5 （μｍ），Ｐy2＝7
（μｍ），レーザビームの波長λ＝0.63（μｍ），Ｚ＝
30（μｍ）として検討してみる。図６にはマスクＭ側に
設けられている第１格子３ａとウェハＷ側に設けられて
いる第１格子４ａとを取出してＸ軸方向に見た模式図が
示されている。ＩM (0,1) のうち、第１格子４ａで反射
回折する光の角度は、 θy2＝sin -1（λ／Ｐy2）＝5.2 ゜ となる。同様に図示しないが、ＩW (0,1) のうち、第２
格子４ｂで反射回折する光の角度は、 θy1＝sin -1（λ／Ｐy1）＝7.3 ゜ となる。
ち、今、ＬMx＝ＬWx＝ＬMy＝ＬWy＝100 （μｍ），Ｌx
＝Ｌy ＝100 （μｍ），Ｐy1＝5 （μｍ），Ｐy2＝7
（μｍ），レーザビームの波長λ＝0.63（μｍ），Ｚ＝
30（μｍ）として検討してみる。図６にはマスクＭ側に
設けられている第１格子３ａとウェハＷ側に設けられて
いる第１格子４ａとを取出してＸ軸方向に見た模式図が
示されている。ＩM (0,1) のうち、第１格子４ａで反射
回折する光の角度は、 θy2＝sin -1（λ／Ｐy2）＝5.2 ゜ となる。同様に図示しないが、ＩW (0,1) のうち、第２
格子４ｂで反射回折する光の角度は、 θy1＝sin -1（λ／Ｐy1）＝7.3 ゜ となる。
【００１４】図６に示されている第１格子３ａ，４ａの
ペアから判るように、第１格子４ａで反射した光は第１
格子３ａで回折あるいは透過して出ていく。実際には、
図中破線で示すように、第１格子３ａで再び反射回折し
て第１格子４ａに戻り、再び第１格子３ａに戻って行く
光もある。
ペアから判るように、第１格子４ａで反射した光は第１
格子３ａで回折あるいは透過して出ていく。実際には、
図中破線で示すように、第１格子３ａで再び反射回折し
て第１格子４ａに戻り、再び第１格子３ａに戻って行く
光もある。
【００１５】したがって、第１格子３ａ→第１格子４ａ
→第１格子３ａの順に３回回折した光と、第１格子３ａ
→第１格子４ａ→第１格子３ａ→第１格子４ａ→第１格
子３ａの順に５回回折した光とが混在した状態となる。
これは第２格子３ｂ，４ｂのペア側についても同様であ
る。
→第１格子３ａの順に３回回折した光と、第１格子３ａ
→第１格子４ａ→第１格子３ａ→第１格子４ａ→第１格
子３ａの順に５回回折した光とが混在した状態となる。
これは第２格子３ｂ，４ｂのペア側についても同様であ
る。
【００１６】ＩM (0,1) とＩW (0,1) について、５回回
折する光の幅の中で、ウェハＷ側において最初に回折す
る点から最後にマスクＭ側に入射する点までの距離は、
それぞれ、 Δｙ2 ＝3 ×tan θy2×Ｚ＝3 ×tan5.2゜×30＝8.2
（μｍ） Δｙ1 ＝3 ×tan θy1×Ｚ＝3 ×tan7.3゜×30＝11.5
（μｍ） となる。
折する光の幅の中で、ウェハＷ側において最初に回折す
る点から最後にマスクＭ側に入射する点までの距離は、
それぞれ、 Δｙ2 ＝3 ×tan θy2×Ｚ＝3 ×tan5.2゜×30＝8.2
（μｍ） Δｙ1 ＝3 ×tan θy1×Ｚ＝3 ×tan7.3゜×30＝11.5
（μｍ） となる。
【００１７】これらの量は、レーザビーム５，６のＹ軸
方向の幅Ｌy ＝100 （μｍ）に比べて約10分の1 であ
る。このため、３回回折する光束の幅内に５回回折した
光束が多数含まれてしまうことになる。
方向の幅Ｌy ＝100 （μｍ）に比べて約10分の1 であ
る。このため、３回回折する光束の幅内に５回回折した
光束が多数含まれてしまうことになる。
【００１８】このような現象が、ＩM (0,1) とＩW (0,
1) について完全に同じであれば、前述したΔφは、マ
スクＭとウェハＷとの間のギャップ長には無関係に、位
置合せ方向の位置ずれのみの関数となる。しかし、回折
格子の設け方を異ならせる必要があるので同じにするこ
とはできない。このため、従来の装置では位置合せ精度
を確保することが困難であった。
1) について完全に同じであれば、前述したΔφは、マ
スクＭとウェハＷとの間のギャップ長には無関係に、位
置合せ方向の位置ずれのみの関数となる。しかし、回折
格子の設け方を異ならせる必要があるので同じにするこ
とはできない。このため、従来の装置では位置合せ精度
を確保することが困難であった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の光
ヘテロダイン式の位置合せ装置にあっては、位置合せ精
度を確保することが困難であった。そこで本発明は、上
述した不具合を解消できる位置合せ装置を提供すること
を目的としている。
ヘテロダイン式の位置合せ装置にあっては、位置合せ精
度を確保することが困難であった。そこで本発明は、上
述した不具合を解消できる位置合せ装置を提供すること
を目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対向配置された第１の物体と第２の物体
とを対向方向と直交する面内で位置合せするために、上
記第１の物体と上記第２の物体とに対向関係に少なくと
も一対の回折格子を設けるとともに、上記第１の物体に
設けられた回折格子に対して上記位置合せ方向と直交す
る面を境にし左右対称に周波数の異なる２本の光ビーム
を照射し、この照射によって得られた回折光のうちの特
定次数の回折光を位置情報として用いるようにした光ヘ
テロダイン式の位置合せ装置において、前記第２の物体
に設けられた回折格子の前記位置合せ方向と直交する方
向の実効的な幅Ｌが、前記位置合せ方向と直交する方向
の格子ピッチをＰ、前記２本の光ビームのうちの短波長
光ビームの波長をλ、前記第１の物体と前記第２の物体
との間の最小ギャップ長をＺとしたとき、Ｌ＝3 ×tan
θ×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐ））以下に設定さ
れていることを特徴とする。
に、本発明は、対向配置された第１の物体と第２の物体
とを対向方向と直交する面内で位置合せするために、上
記第１の物体と上記第２の物体とに対向関係に少なくと
も一対の回折格子を設けるとともに、上記第１の物体に
設けられた回折格子に対して上記位置合せ方向と直交す
る面を境にし左右対称に周波数の異なる２本の光ビーム
を照射し、この照射によって得られた回折光のうちの特
定次数の回折光を位置情報として用いるようにした光ヘ
テロダイン式の位置合せ装置において、前記第２の物体
に設けられた回折格子の前記位置合せ方向と直交する方
向の実効的な幅Ｌが、前記位置合せ方向と直交する方向
の格子ピッチをＰ、前記２本の光ビームのうちの短波長
光ビームの波長をλ、前記第１の物体と前記第２の物体
との間の最小ギャップ長をＺとしたとき、Ｌ＝3 ×tan
θ×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐ））以下に設定さ
れていることを特徴とする。
【００２１】なお、前記実効的な幅Ｌの設定は、前記第
２の物体または前記第１の物体に設けられる回折格子の
前記位置合せ方向と直交する方向の実際幅や、前記光ビ
ームの前記位置合せ方向と直交する方向の実際幅を制限
することによって行うことができる。
２の物体または前記第１の物体に設けられる回折格子の
前記位置合せ方向と直交する方向の実際幅や、前記光ビ
ームの前記位置合せ方向と直交する方向の実際幅を制限
することによって行うことができる。
【００２２】
【作用】今、第２の物体に設けられた回折格子の位置合
せ方向と直交する方向の実効的な幅ＬがＬ＝3 ×tan θ
×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐ））に設定されてい
るとすると、２つの回折格子を５回に亘って回折する光
は、第２の物体に設けられた回折格子における位置合せ
方向と直交する方向の端部に入射した光だけとなる。し
たがって、３回回折する光束の幅内に５回回折した光束
が含まれる割合を大幅に小さくでき、結局、前述したΔ
φの値を理論値に近付けることが可能となる。
せ方向と直交する方向の実効的な幅ＬがＬ＝3 ×tan θ
×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐ））に設定されてい
るとすると、２つの回折格子を５回に亘って回折する光
は、第２の物体に設けられた回折格子における位置合せ
方向と直交する方向の端部に入射した光だけとなる。し
たがって、３回回折する光束の幅内に５回回折した光束
が含まれる割合を大幅に小さくでき、結局、前述したΔ
φの値を理論値に近付けることが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
る。
【００２４】図１には本発明の一実施例に係る位置合せ
装置の要部、ここにはマスク側に設けられる回折格子１
１とウェハ側に設けられる回折格子１２とが示されてい
る。この実施例に係る位置合せ装置においても位置ずれ
情報を得る手法および得られた情報に基いて位置合せす
る手法は従来装置と全く同じである。
装置の要部、ここにはマスク側に設けられる回折格子１
１とウェハ側に設けられる回折格子１２とが示されてい
る。この実施例に係る位置合せ装置においても位置ずれ
情報を得る手法および得られた情報に基いて位置合せす
る手法は従来装置と全く同じである。
【００２５】今、図に示す直角座標上のＸ軸方向が位置
合せ方向であるとする。回折格子１１はＹ軸方向に配置
された第１格子１３ａと第２格子１３ｂとで構成されて
いる。同様に、回折格子１２もＹ軸方向に配置された第
１格子１４ａと第２格子１４ｂとで構成されている。す
なわち、回折格子１１の第１格子１３ａと回折格子１２
の第１格子１４ａとをペアとし、回折格子１１の第２格
子１３ｂと回折格子１２の第２格子１４ｂとをペアとし
ている。
合せ方向であるとする。回折格子１１はＹ軸方向に配置
された第１格子１３ａと第２格子１３ｂとで構成されて
いる。同様に、回折格子１２もＹ軸方向に配置された第
１格子１４ａと第２格子１４ｂとで構成されている。す
なわち、回折格子１１の第１格子１３ａと回折格子１２
の第１格子１４ａとをペアとし、回折格子１１の第２格
子１３ｂと回折格子１２の第２格子１４ｂとをペアとし
ている。
【００２６】回折格子１１を構成している第１格子１３
ａはＹ軸方向に延びるストライプパターンをＸ軸方向に
Ｐx のピッチで設けたものとなっており、第２格子１３
ｂは透明のウインドウに構成されている。また、回折格
子１２を構成している第１格子１４ａはＸ軸方向に延び
るストライプパターンをＹ軸方向にＰy2のピッチで設け
たものとなっており、第２格子１４ｂは市松模様のパタ
ーンをＸ軸方向にはＰx のピッチで、Ｙ軸方向にはＰy1
のピッチで設けたものとなっている。
ａはＹ軸方向に延びるストライプパターンをＸ軸方向に
Ｐx のピッチで設けたものとなっており、第２格子１３
ｂは透明のウインドウに構成されている。また、回折格
子１２を構成している第１格子１４ａはＸ軸方向に延び
るストライプパターンをＹ軸方向にＰy2のピッチで設け
たものとなっており、第２格子１４ｂは市松模様のパタ
ーンをＸ軸方向にはＰx のピッチで、Ｙ軸方向にはＰy1
のピッチで設けたものとなっている。
【００２７】この例の場合、第１格子１３ａ，１４ａお
よび第２格子３ｂ，４ｂのＸ軸方向の幅ＬMx，ＬWxはＬ
Mx＝ＬWx＝300 （μｍ）に設定されており、Ｙ軸方向の
幅ＬMy，ＬWyはＬMy＝ＬWy＝30（μｍ）に設定されてい
る。また、Ｐx ＝4.5 （μｍ），Ｐy1＝5 （μｍ），Ｐ
y2＝2 （μｍ）に設定されている。そして、回折格子１
１の周囲には、図２に示すように遮光膜１７が設けられ
ている。
よび第２格子３ｂ，４ｂのＸ軸方向の幅ＬMx，ＬWxはＬ
Mx＝ＬWx＝300 （μｍ）に設定されており、Ｙ軸方向の
幅ＬMy，ＬWyはＬMy＝ＬWy＝30（μｍ）に設定されてい
る。また、Ｐx ＝4.5 （μｍ），Ｐy1＝5 （μｍ），Ｐ
y2＝2 （μｍ）に設定されている。そして、回折格子１
１の周囲には、図２に示すように遮光膜１７が設けられ
ている。
【００２８】この位置合せ装置においても、回折格子１
１を構成している第１格子１３ａおよび第２格子１３ｂ
の上面に向け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にし
て左右対称に、具体的に格子ピッチの±１次の方向から
異なる周波数ｆ1,ｆ2 の２本のレーザビーム１５，１６
を照射している。これらレーザビーム１５，１６のＸ軸
方向の幅Ｌx はＬx ＝300 （μｍ）に設定されており、
Ｙ軸方向の幅をＬy はＬy ＝30（μｍ）に設定されてい
る。そして、この例の場合、短波長側レーザビームの波
長λは0.63（μｍ）に設定されている。
１を構成している第１格子１３ａおよび第２格子１３ｂ
の上面に向け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にし
て左右対称に、具体的に格子ピッチの±１次の方向から
異なる周波数ｆ1,ｆ2 の２本のレーザビーム１５，１６
を照射している。これらレーザビーム１５，１６のＸ軸
方向の幅Ｌx はＬx ＝300 （μｍ）に設定されており、
Ｙ軸方向の幅をＬy はＬy ＝30（μｍ）に設定されてい
る。そして、この例の場合、短波長側レーザビームの波
長λは0.63（μｍ）に設定されている。
【００２９】ここで、ＬMy＝ＬWy＝30（μｍ）に設定し
た理由を説明する。この例では回折格子１１と回折格子
１２との間のギャップ長Ｚの最小値が30（μｍ）である
と仮定している。一方、波長0.63（μｍ）のレーザビー
ムが第１格子１４ａに入射して反射するときの反射角θ
y2は、θy2＝sin -1（λ／Ｐy2）となる。この式にλ＝
0.63（μｍ），Ｐy2＝2 （μｍ）の値を代入して計算す
ると、θy2＝18.45 ゜となる。これらの値を使って、λ
＝0.63（μｍ）の光が第１格子１３ａと第１格子１４ａ
とで５回回折したときの光束の幅を求めると、 （3 ×tan θy2×Ｚ）＝3 ×tan 18.45 ゜×30μｍ＝30
（μｍ）
た理由を説明する。この例では回折格子１１と回折格子
１２との間のギャップ長Ｚの最小値が30（μｍ）である
と仮定している。一方、波長0.63（μｍ）のレーザビー
ムが第１格子１４ａに入射して反射するときの反射角θ
y2は、θy2＝sin -1（λ／Ｐy2）となる。この式にλ＝
0.63（μｍ），Ｐy2＝2 （μｍ）の値を代入して計算す
ると、θy2＝18.45 ゜となる。これらの値を使って、λ
＝0.63（μｍ）の光が第１格子１３ａと第１格子１４ａ
とで５回回折したときの光束の幅を求めると、 （3 ×tan θy2×Ｚ）＝3 ×tan 18.45 ゜×30μｍ＝30
（μｍ）
【００３０】となる。この例では、λ＝0.63（μｍ）の
光が第１格子１３ａと第１格子１４ａとで５回回折した
ときの光束の幅と等しい幅にＬMy，ＬWyを設定している
のである。
光が第１格子１３ａと第１格子１４ａとで５回回折した
ときの光束の幅と等しい幅にＬMy，ＬWyを設定している
のである。
【００３１】前述の如く、レーザビーム１５，１６を照
射すると、ペアを組む第１格子１３ａ，１４ａ側では、
第１格子１３ａ→第１格子１４ａ→第１格子１３ａの経
路でビームが通過するときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,
(0,1),-1｝の回折光と、｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+
1｝の回折光とが互いに干渉し合う。この干渉光を回折
格子１１の上方で、位置合せ方向には０次、Ｙ軸方向に
は１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なる
ビート信号ＩM (0,1) が得られる。
射すると、ペアを組む第１格子１３ａ，１４ａ側では、
第１格子１３ａ→第１格子１４ａ→第１格子１３ａの経
路でビームが通過するときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,
(0,1),-1｝の回折光と、｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+
1｝の回折光とが互いに干渉し合う。この干渉光を回折
格子１１の上方で、位置合せ方向には０次、Ｙ軸方向に
は１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なる
ビート信号ＩM (0,1) が得られる。
【００３２】一方、ペアを組む第２格子１３ｂ，１４ｂ
側では、第２格子１３ｂ→第２格子１４ｂ→第２格子１
３ｂの経路でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝
の回折光と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し
合う。この干渉光を回折格子１１の上方で、位置合せ方
向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δ
ｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られ
る。
側では、第２格子１３ｂ→第２格子１４ｂ→第２格子１
３ｂの経路でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝
の回折光と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し
合う。この干渉光を回折格子１１の上方で、位置合せ方
向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δ
ｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られ
る。
【００３３】そこで、この位置合せ装置では、ＩM (0,
1) とＩW (0,1) との間の位相差、つまり、Δφ＝Ｉ
M (0,1) −ＩW (0,1) を求め、この値Δφから図４に示
したようにマスクとウェハとの間の位置合せ方向の位置
ずれ量を求めている。そして、この値に基いてアクチュ
エータを制御して位置合せするようにしている。
1) とＩW (0,1) との間の位相差、つまり、Δφ＝Ｉ
M (0,1) −ＩW (0,1) を求め、この値Δφから図４に示
したようにマスクとウェハとの間の位置合せ方向の位置
ずれ量を求めている。そして、この値に基いてアクチュ
エータを制御して位置合せするようにしている。
【００３４】このように、この実施例ではペアを組む第
１格子１３ａ，１４ａおよび第２格子１３ｂ，１４ｂの
位置合せ方向と直交する方向の幅ＬMy，ＬWyを30（μ
ｍ）に設定し、レーザビーム１５，１６の位置合せ方向
と直交する方向の幅Ｌy も30（μｍ）に設定している。
１格子１３ａ，１４ａおよび第２格子１３ｂ，１４ｂの
位置合せ方向と直交する方向の幅ＬMy，ＬWyを30（μ
ｍ）に設定し、レーザビーム１５，１６の位置合せ方向
と直交する方向の幅Ｌy も30（μｍ）に設定している。
【００３５】したがって、ペアを組む第１格子１３ａ，
１４ａ側において、３回回折する光束の幅内に５回回折
した光束の含まれる割合を大幅に小さくできる。すなわ
ち、図２にはマスクＭ側に設けられている第１格子１３
ａとウェハＷ側に設けられている第１格子１４ａとを取
出してＸ軸方向に見た模式図が示されている。
１４ａ側において、３回回折する光束の幅内に５回回折
した光束の含まれる割合を大幅に小さくできる。すなわ
ち、図２にはマスクＭ側に設けられている第１格子１３
ａとウェハＷ側に設けられている第１格子１４ａとを取
出してＸ軸方向に見た模式図が示されている。
【００３６】ＩM (0,1) のうち、第１格子１４ａで反射
回折する光の角度θy2は、前述の如く、θy2＝sin
-1（λ／Ｐy2）＝18.45 ゜となる。したがって、図中破
線で示すように、５回回折する光の幅の中で、ウェハＷ
側において最初に回折する点から最後にマスクＭ側に入
射する点までの距離は、Δｙ2 ＝3 ×tan θy2×Ｚ＝3
×tan18.45゜×30＝30（μｍ）となる。つまり、Δｙ2
はＬMy，ＬWyと等しい値となる。しかも、この例では第
１格子１３ａのＹ軸方向の幅が遮光膜１７によって規制
されている。このため、ＩM (0,1) について、３回回折
する光束の幅内に入射する５回回折した光束は、唯一図
２におけるＴ−Ｔ線上に入射したものだけとなる。
回折する光の角度θy2は、前述の如く、θy2＝sin
-1（λ／Ｐy2）＝18.45 ゜となる。したがって、図中破
線で示すように、５回回折する光の幅の中で、ウェハＷ
側において最初に回折する点から最後にマスクＭ側に入
射する点までの距離は、Δｙ2 ＝3 ×tan θy2×Ｚ＝3
×tan18.45゜×30＝30（μｍ）となる。つまり、Δｙ2
はＬMy，ＬWyと等しい値となる。しかも、この例では第
１格子１３ａのＹ軸方向の幅が遮光膜１７によって規制
されている。このため、ＩM (0,1) について、３回回折
する光束の幅内に入射する５回回折した光束は、唯一図
２におけるＴ−Ｔ線上に入射したものだけとなる。
【００３７】一方、ペアを組む第２格子１３ｂ，１４ｂ
側では、ＩW (0,1) について、５回回折する光の幅の中
で、ウェハＷ側において最初に回折する点から最後にマ
スクＭ側に入射する点までの距離は、 Δｙ1 ＝3 ×tan θy1×Ｚ＝3 ×tan7.3゜×30＝11.5
（μｍ） となる。
側では、ＩW (0,1) について、５回回折する光の幅の中
で、ウェハＷ側において最初に回折する点から最後にマ
スクＭ側に入射する点までの距離は、 Δｙ1 ＝3 ×tan θy1×Ｚ＝3 ×tan7.3゜×30＝11.5
（μｍ） となる。
【００３８】したがって、３回回折する光束の幅内に５
回回折した光束が多く含まれる。しかし、第２格子１３
ｂがウィンドウに構成されているので、この第２格子１
３ｂの反射率は高々40% 程度である。このため、３回を
越える回数に亘って回折した光束の強度そのものが十分
に小さく、その影響は極めて小さい。
回回折した光束が多く含まれる。しかし、第２格子１３
ｂがウィンドウに構成されているので、この第２格子１
３ｂの反射率は高々40% 程度である。このため、３回を
越える回数に亘って回折した光束の強度そのものが十分
に小さく、その影響は極めて小さい。
【００３９】このように、Δφ＝ＩM (0,1) −ＩW (0,
1) に誤差成分が入り込まないようにすることができ、
Δφを理論値に近付けることができる。したがって、精
度の高い位置合せが可能となる。
1) に誤差成分が入り込まないようにすることができ、
Δφを理論値に近付けることができる。したがって、精
度の高い位置合せが可能となる。
【００４０】なお、上述した実施例では、第１格子と第
２格子とをＹ軸方向に隣接させた回折格子１１，１２を
用いているが、第１格子と第２格子との間に遮光膜を配
置した回折格子を用いるようにしてもよい。また、回折
格子を取囲む部材の材質が反射率の十分に小さい部材の
場合には遮光膜を省略することもできる。また、遮光膜
で回折格子の実効的な幅を前記関係に制限するようにし
てもよい。さらに、上述した実施例では、２組の回折格
子を使用するものに本発明を適用しているが、１組の回
折格子を用い、そのとき得られたビート信号と参照信号
との位相差を検出するようにしたものにも本発明を適用
できる。また、本発明はマスクとウェハの位置合せだけ
にその使用例が限定されるものではない。
２格子とをＹ軸方向に隣接させた回折格子１１，１２を
用いているが、第１格子と第２格子との間に遮光膜を配
置した回折格子を用いるようにしてもよい。また、回折
格子を取囲む部材の材質が反射率の十分に小さい部材の
場合には遮光膜を省略することもできる。また、遮光膜
で回折格子の実効的な幅を前記関係に制限するようにし
てもよい。さらに、上述した実施例では、２組の回折格
子を使用するものに本発明を適用しているが、１組の回
折格子を用い、そのとき得られたビート信号と参照信号
との位相差を検出するようにしたものにも本発明を適用
できる。また、本発明はマスクとウェハの位置合せだけ
にその使用例が限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光ヘテ
ロダイン式を採用し、しかも精度の高い位置合せが可能
な位置合せ装置を提供できる。
ロダイン式を採用し、しかも精度の高い位置合せが可能
な位置合せ装置を提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係る位置合せ装置における
要部だけを取出して示す模式図
要部だけを取出して示す模式図
【図２】同装置の作用を説明するための図
【図３】従来の位置合せ装置における要部だけを取出し
て示す模式図
て示す模式図
【図４】同装置で得られた検出結果と位置ずれ量との関
係を示す図
係を示す図
【図５】同装置の問題点を説明するための図
【図６】同装置の問題点を説明するための図
１１，１２…回折格子 １３ａ，１４ａ
…第１格子 １３ｂ，１４ｂ…第２格子 １５，１６…レ
ーザビーム １７…遮光マスク Ｍ…マスク Ｗ…ウェハ
…第１格子 １３ｂ，１４ｂ…第２格子 １５，１６…レ
ーザビーム １７…遮光マスク Ｍ…マスク Ｗ…ウェハ
Claims (3)
- 【請求項１】対向配置された第１の物体と第２の物体と
を対向方向と直交する面内で位置合せするために、上記
第１の物体と上記第２の物体とに対向関係に少なくとも
一対の回折格子を設けるとともに、上記第１の物体に設
けられた回折格子に対して上記位置合せ方向と直交する
面を境にして左右対称に周波数の異なる２本の光ビーム
を照射し、この照射によって得られた回折光のうちの特
定次数の回折光を位置情報として用いるようにした光ヘ
テロダイン式の位置合せ装置において、前記第２の物体
に設けられた回折格子の前記位置合せ方向と直交する方
向の実効的な幅Ｌが、前記位置合せ方向と直交する方向
の格子ピッチをＰ、前記２本の光ビームのうちの短波長
光ビームの波長をλ、前記第１の物体と前記第２の物体
との間の最小ギャップ長をＺとしたとき、Ｌ＝3 ×tan
θ×Ｚ（ただし、θ＝sin -1（λ／Ｐ））以下に設定さ
れていることを特徴とする位置合せ装置。 - 【請求項２】前記実効的な幅Ｌは、前記第２の物体また
は前記第１の物体に設けられた回折格子の前記位置合せ
方向と直交する方向の実際幅によって設定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の位置合せ装置。 - 【請求項３】前記実効的な幅Ｌは、前記第１の物体に設
けられた前記回折格子に照射される前記光ビームの前記
位置合せ方向と直交する方向の実際幅によって設定され
ていることを特徴とする請求項１に記載の位置合せ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5048393A JPH06267828A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 位置合せ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5048393A JPH06267828A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 位置合せ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267828A true JPH06267828A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12860166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5048393A Pending JPH06267828A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 位置合せ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267828A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06326002A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 位置合せ装置 |
| WO2008072502A1 (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-19 | Nikon Corporation | 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2017204539A (ja) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5048393A patent/JPH06267828A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06326002A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 位置合せ装置 |
| WO2008072502A1 (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-19 | Nikon Corporation | 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2017204539A (ja) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法 |
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