JPH0786121A - ずれ測定方法及びそれを用いた位置検出装置 - Google Patents
ずれ測定方法及びそれを用いた位置検出装置Info
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- JPH0786121A JPH0786121A JP5187476A JP18747693A JPH0786121A JP H0786121 A JPH0786121 A JP H0786121A JP 5187476 A JP5187476 A JP 5187476A JP 18747693 A JP18747693 A JP 18747693A JP H0786121 A JPH0786121 A JP H0786121A
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- G—PHYSICS
- 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
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マスク又はレチクルとウエハとの相対的な位
置合わせをウエハに設けた２つのマークを利用して高精
度に行うことのできるずれ測定方法及びそれを用いた位
置検出装置を得ること。 【構成】 第１物体と第２物体との相対的なずれ量を測
定する際、該第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成る
マークＭａを２組設け、該第２物体面上に該第１物体と
のずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマ
ークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一
方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上
への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂ
とを介した光束の所定面上への入射位置情報より該マー
クＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを求め、該ずれ量
Ｗを利用していること。
置合わせをウエハに設けた２つのマークを利用して高精
度に行うことのできるずれ測定方法及びそれを用いた位
置検出装置を得ること。 【構成】 第１物体と第２物体との相対的なずれ量を測
定する際、該第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成る
マークＭａを２組設け、該第２物体面上に該第１物体と
のずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマ
ークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一
方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上
への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂ
とを介した光束の所定面上への入射位置情報より該マー
クＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを求め、該ずれ量
Ｗを利用していること。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体パタ
ーンを位置合わせして重ねて焼き付けした時に、その位
置合わせの正確さを測定するずれ測定方法及びそれを用
いた位置検出装置に関するものである。
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体パタ
ーンを位置合わせして重ねて焼き付けした時に、その位
置合わせの正確さを測定するずれ測定方法及びそれを用
いた位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】紫外光、Ｘ線等を用いてレチクルの回路
パターンをウエハの感光体上に露光転写する所謂半導体
素子製造用の露光転写装置（露光装置）においては、レ
チクル（第１物体）とウエハ（第２物体）の相対的な位
置合わせは性能向上を図るための重要な一要素となって
いる。特に、最近の露光装置における位置合わせにおい
ては、半導体素子の高集積化のために例えばサブミクロ
ン以下の位置合わせ精度を有するものが要求されてい
る。
パターンをウエハの感光体上に露光転写する所謂半導体
素子製造用の露光転写装置（露光装置）においては、レ
チクル（第１物体）とウエハ（第２物体）の相対的な位
置合わせは性能向上を図るための重要な一要素となって
いる。特に、最近の露光装置における位置合わせにおい
ては、半導体素子の高集積化のために例えばサブミクロ
ン以下の位置合わせ精度を有するものが要求されてい
る。
【０００３】多くの位置合わせ装置においては、レチク
ル及びウエハ面上に位置合わせ用の所謂アライメントパ
ターンを設け、それらより得られる位置情報を利用して
双方のアライメントを行っている。露光装置として組上
げられた装置の位置合わせ性能を実際に計測、評価する
には、従来においてはレチクル上に形成された２つの微
細なパターンをウエハ上にアライメントして重ね合わせ
焼き付けして、ウエハ上でのパターン同志のずれ量の測
定を目視或いは画像処理するなどして行っている。
ル及びウエハ面上に位置合わせ用の所謂アライメントパ
ターンを設け、それらより得られる位置情報を利用して
双方のアライメントを行っている。露光装置として組上
げられた装置の位置合わせ性能を実際に計測、評価する
には、従来においてはレチクル上に形成された２つの微
細なパターンをウエハ上にアライメントして重ね合わせ
焼き付けして、ウエハ上でのパターン同志のずれ量の測
定を目視或いは画像処理するなどして行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の位置合わせ装置
において、ウエハ面上のパターン同志のずれ量を測定す
る際、目視による測定においては、（１）読み取る人の
経験や熟練度に依存する点が多く、計測精度が安定して
いない、（２）自動計測でないので時間と手間が掛か
る、（３）高い計測精度が得られない、等の問題があ
る。
において、ウエハ面上のパターン同志のずれ量を測定す
る際、目視による測定においては、（１）読み取る人の
経験や熟練度に依存する点が多く、計測精度が安定して
いない、（２）自動計測でないので時間と手間が掛か
る、（３）高い計測精度が得られない、等の問題があ
る。
【０００５】又、画像処理による測定においても、手法
が複雑で時間がかかる、高い計測精度が得られない等の
問題がある。
が複雑で時間がかかる、高い計測精度が得られない等の
問題がある。
【０００６】本発明の目的は上述の従来例の欠点の鑑
み、自動化が可能で計測時間が短縮でき、かつ安定した
高い計測精度が得られ、重ね合わせ或いは装置の位置合
わせ精度に起因するウエハ上のパターン同志のずれを測
定するためのずれ測定方法及びこの方法を用いた位置検
出装置を提供することにある。
み、自動化が可能で計測時間が短縮でき、かつ安定した
高い計測精度が得られ、重ね合わせ或いは装置の位置合
わせ精度に起因するウエハ上のパターン同志のずれを測
定するためのずれ測定方法及びこの方法を用いた位置検
出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のずれ測定方法
は、 （１−１）第１物体と第２物体との相対的なずれ量を測
定する際、該第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成る
マークＭａを２組設け、該第２物体面上に該第１物体と
のずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマ
ークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一
方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上
への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂ
とを介した光束の所定面上への入射位置情報より該マー
クＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを求め、該ずれ量
Ｗを利用していることを特徴としている。
は、 （１−１）第１物体と第２物体との相対的なずれ量を測
定する際、該第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成る
マークＭａを２組設け、該第２物体面上に該第１物体と
のずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマ
ークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一
方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上
への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂ
とを介した光束の所定面上への入射位置情報より該マー
クＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを求め、該ずれ量
Ｗを利用していることを特徴としている。
【０００８】特に、前記各マークは物理光学素子より成
り、各マークを介した回折光束の所定面上への光路が互
いに分離していることや、前記他方のマークＭａと前記
マークＷｂとを介した回折光束の所定面上の入射位置情
報を用いて前記第１物体と第２物体との相対的なずれ量
を求めていること等を特徴としている。
り、各マークを介した回折光束の所定面上への光路が互
いに分離していることや、前記他方のマークＭａと前記
マークＷｂとを介した回折光束の所定面上の入射位置情
報を用いて前記第１物体と第２物体との相対的なずれ量
を求めていること等を特徴としている。
【０００９】又、本発明の位置検出装置は、 （１−２）第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成るマ
ークＭａを２組設け、第２物体面上に該第１物体とのず
れ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマーク
Ｗｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマークＺ８
ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一方の
マークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上への
入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂとを
介した光束の所定面上への入射位置情報より該マークＺ
８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを検出手段で求め、該
ずれ量Ｗを利用して該第１物体と第２物体との相対的な
位置検出を行う際、前記各マークは物理光学素子より成
り、各マークを介した回折光束の所定面上への光路が互
いに分離しており、該第１物体と該第２物体との相対的
な間隔ｇにおける相対的なずれ量Ｗと、該検出手段で検
出される位置情報ｙとの関係を実験的に求めて記録した
記録手段を参照して、該検出手段により所定面上に生ず
る少なくとも３つの回折光束の各回折光束間のうち該第
１物体と該第２物体との相対的なずれ量Ｗと相対的な間
隔ｇの双方に関係する回折光束間の値を少なくとも２組
検出し、該検出手段からの出力信号を用いて演算手段に
よりずれ量Ｗと間隔ｇを求めたことを特徴としている。
ークＭａを２組設け、第２物体面上に該第１物体とのず
れ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマーク
Ｗｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマークＺ８
ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一方の
マークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上への
入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂとを
介した光束の所定面上への入射位置情報より該マークＺ
８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを検出手段で求め、該
ずれ量Ｗを利用して該第１物体と第２物体との相対的な
位置検出を行う際、前記各マークは物理光学素子より成
り、各マークを介した回折光束の所定面上への光路が互
いに分離しており、該第１物体と該第２物体との相対的
な間隔ｇにおける相対的なずれ量Ｗと、該検出手段で検
出される位置情報ｙとの関係を実験的に求めて記録した
記録手段を参照して、該検出手段により所定面上に生ず
る少なくとも３つの回折光束の各回折光束間のうち該第
１物体と該第２物体との相対的なずれ量Ｗと相対的な間
隔ｇの双方に関係する回折光束間の値を少なくとも２組
検出し、該検出手段からの出力信号を用いて演算手段に
よりずれ量Ｗと間隔ｇを求めたことを特徴としている。
【００１０】（１−３）第１物体面上と第２物体面上に
各々２つの物理光学素子を設け、これらの物理光学素子
に入射させた光束の所定面上に生ずる所定次数の複数の
回折光束の光路が互いに分離しており、該所定面上の複
数の回折光束の入射位置情報を検出手段で検出すること
により該第２物体面上の２つの物理光学素子の相対的な
位置検出を行っていることを特徴としている。
各々２つの物理光学素子を設け、これらの物理光学素子
に入射させた光束の所定面上に生ずる所定次数の複数の
回折光束の光路が互いに分離しており、該所定面上の複
数の回折光束の入射位置情報を検出手段で検出すること
により該第２物体面上の２つの物理光学素子の相対的な
位置検出を行っていることを特徴としている。
【００１１】
【実施例】まず本発明のずれ測定方法で利用する位置検
出装置について説明する。図１は本発明の位置検出装置
の一実施例の要部概略図、図２は図１の各光束の光路を
摸式的に展開したときの要部概略図である。
出装置について説明する。図１は本発明の位置検出装置
の一実施例の要部概略図、図２は図１の各光束の光路を
摸式的に展開したときの要部概略図である。
【００１２】図１，図２においてＬ１は不図示の半導体
レーザ又はＳＬＤ（スーパールミネセントダイオード）
又はＸ線源等からの光束であり、マスク等の第１物体１
面上の後述する物理光学素子Ｚ１，Ｚ３に角度θで入射
している。２はウエハ等の第２物体であり、第１物体１
と間隔ｇ隔てて対向配置されている。Ｗは第１物体１と
第２物体２との相対的なずれ量を示している。Ｚ１，Ｚ
３は各々第１物体１面上に設けた透過型の第１，第３物
理光学素子であり、光束Ｌ１は物理光学素子Ｚ１，Ｚ３
に入射している。Ｚ２，Ｚ４は第２物体２面上に設けた
反射型（図２では透過型として示している。）の第２，
第４物理光学素子で、これらの物理光学素子Ｚ１〜Ｚ４
は例えば回折格子やゾーンプレート等から成っている。
レーザ又はＳＬＤ（スーパールミネセントダイオード）
又はＸ線源等からの光束であり、マスク等の第１物体１
面上の後述する物理光学素子Ｚ１，Ｚ３に角度θで入射
している。２はウエハ等の第２物体であり、第１物体１
と間隔ｇ隔てて対向配置されている。Ｗは第１物体１と
第２物体２との相対的なずれ量を示している。Ｚ１，Ｚ
３は各々第１物体１面上に設けた透過型の第１，第３物
理光学素子であり、光束Ｌ１は物理光学素子Ｚ１，Ｚ３
に入射している。Ｚ２，Ｚ４は第２物体２面上に設けた
反射型（図２では透過型として示している。）の第２，
第４物理光学素子で、これらの物理光学素子Ｚ１〜Ｚ４
は例えば回折格子やゾーンプレート等から成っている。
【００１３】図３に本実施例に係る第１物体１と第２物
体２面上の物理光学素子（Ｚ１〜Ｚ４）のパターン例を
示す。
体２面上の物理光学素子（Ｚ１〜Ｚ４）のパターン例を
示す。
【００１４】物理光学素子Ｚ１〜Ｚ４はレンズ作用を有
しその焦点距離は各々ｆ１〜ｆ４である。
しその焦点距離は各々ｆ１〜ｆ４である。
【００１５】Ｌ２〜Ｌ９は各々物理光学素子からの所定
次数の回折光、３は検出手段で例えばラインセンサやエ
リアセンサ等のセンサで第１物体１から距離Ｌだけ離れ
た位置に配置されている。ａ１，ａ２は各々物理光学素
子Ｚ１，Ｚ３の光軸であり、このうち光軸ａ１と光軸ａ
２との間は距離Ｄだけ離れている。
次数の回折光、３は検出手段で例えばラインセンサやエ
リアセンサ等のセンサで第１物体１から距離Ｌだけ離れ
た位置に配置されている。ａ１，ａ２は各々物理光学素
子Ｚ１，Ｚ３の光軸であり、このうち光軸ａ１と光軸ａ
２との間は距離Ｄだけ離れている。
【００１６】点Ｃ１〜Ｃ４はそれぞれ回折光Ｌ３，Ｌ
５，Ｌ７，Ｌ９のセンサ３面上の光束重心位置である。
このうち点Ｃ１，Ｃ２は光軸ａ１から各々距離ｙ１，ｙ
２離れたところの点であり、点Ｃ３，Ｃ４は光軸ａ２か
ら各々距離ｙ３，ｙ４離れた位置を示している。
５，Ｌ７，Ｌ９のセンサ３面上の光束重心位置である。
このうち点Ｃ１，Ｃ２は光軸ａ１から各々距離ｙ１，ｙ
２離れたところの点であり、点Ｃ３，Ｃ４は光軸ａ２か
ら各々距離ｙ３，ｙ４離れた位置を示している。
【００１７】尚、ここで光束重心とは光束断面内に於
て、断面内各点からの位置ベクトルにその点の光量を乗
算したものを断面全面で積分したときに、積分値が０ベ
クトルになる点を示している。
て、断面内各点からの位置ベクトルにその点の光量を乗
算したものを断面全面で積分したときに、積分値が０ベ
クトルになる点を示している。
【００１８】４は演算手段としての信号処理回路であ
り、センサ３からの情報により、光束Ｌ３，Ｌ５，Ｌ
７，Ｌ９の光束重心を求めている。
り、センサ３からの情報により、光束Ｌ３，Ｌ５，Ｌ
７，Ｌ９の光束重心を求めている。
【００１９】このとき本実施例では第１物体と第２物体
との間隔がｇのときのずれ量Ｗに対する所定次数の回折
光のセンサ３面上への入射位置情報ｙとの関係を実験的
に種々のケースにおいて求め一般式を作成する。そして
このときの一般式を例えば演算手段４の一部に設けた記
録手段又は外部に設けた記録手段（不図示）に記録して
おく。そして位置情報である距離ｙ１〜ｙ４，Ｄと記録
手段に記録している一般式とを用いて第１物体１と第２
物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを求めている。
との間隔がｇのときのずれ量Ｗに対する所定次数の回折
光のセンサ３面上への入射位置情報ｙとの関係を実験的
に種々のケースにおいて求め一般式を作成する。そして
このときの一般式を例えば演算手段４の一部に設けた記
録手段又は外部に設けた記録手段（不図示）に記録して
おく。そして位置情報である距離ｙ１〜ｙ４，Ｄと記録
手段に記録している一般式とを用いて第１物体１と第２
物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを求めている。
【００２０】５は制御回路であり、信号処理回路４から
の位置ずれ量Ｗと間隔ｇに関する情報に従って第１物体
１と第２物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを制御してい
る。６はステージコントローラであり、第２物体２を搭
載している不図示のステージを制御回路５からの指令に
従って駆動している。
の位置ずれ量Ｗと間隔ｇに関する情報に従って第１物体
１と第２物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを制御してい
る。６はステージコントローラであり、第２物体２を搭
載している不図示のステージを制御回路５からの指令に
従って駆動している。
【００２１】本実施例では光源からの光束Ｌ１は第１物
体１面上の物理光学素子Ｚ１，Ｚ３に各々入射してい
る。このうち物理光学素子Ｚ１に入射した光束Ｌ１のう
ち物理光学素子Ｚ１で生じた１次回折光Ｌ２は物理光学
素子Ｚ２に入射する。そして位置ずれ量Ｗに応じて回折
方向が異なる１次回折光Ｌ３が発生する。回折光Ｌ３は
物理光学素子Ｚ１を０次回折光としてそのまま通過す
る。該回折光Ｌ３はセンサ３面上の光軸ａ１から距離ｙ
１離れた位置に結像する。センサ３と第１物体１との距
離は一定値Ｌなので距離ｙ１の値は間隔ｇと位置ずれ量
Ｗに依存する量となっている。
体１面上の物理光学素子Ｚ１，Ｚ３に各々入射してい
る。このうち物理光学素子Ｚ１に入射した光束Ｌ１のう
ち物理光学素子Ｚ１で生じた１次回折光Ｌ２は物理光学
素子Ｚ２に入射する。そして位置ずれ量Ｗに応じて回折
方向が異なる１次回折光Ｌ３が発生する。回折光Ｌ３は
物理光学素子Ｚ１を０次回折光としてそのまま通過す
る。該回折光Ｌ３はセンサ３面上の光軸ａ１から距離ｙ
１離れた位置に結像する。センサ３と第１物体１との距
離は一定値Ｌなので距離ｙ１の値は間隔ｇと位置ずれ量
Ｗに依存する量となっている。
【００２２】一方、物理光学素子Ｚ１で回折作用を受け
ずに０次回折光として通過した光束Ｌ１は物理光学素子
Ｚ２に入射する。そして物理光学素子Ｚ２で１次の回折
作用を受けた１次回折光Ｌ４は物理光学素子Ｚ１に再入
射する。そして位置ずれ量Ｗに応じて回折方向が異なる
１次回折光Ｌ５が発生する。１次回折光Ｌ５はセンサ３
面上の光軸ａ１から距離ｙ２離れた位置に結像する。
ずに０次回折光として通過した光束Ｌ１は物理光学素子
Ｚ２に入射する。そして物理光学素子Ｚ２で１次の回折
作用を受けた１次回折光Ｌ４は物理光学素子Ｚ１に再入
射する。そして位置ずれ量Ｗに応じて回折方向が異なる
１次回折光Ｌ５が発生する。１次回折光Ｌ５はセンサ３
面上の光軸ａ１から距離ｙ２離れた位置に結像する。
【００２３】物理光学素子Ｚ３に入射した光束Ｌ１から
は物理光学素子Ｚ１に入射した光束Ｌ１と同様な回折光
Ｌ６〜Ｌ９が発生し、このうち回折光Ｌ７，Ｌ９はそれ
ぞれセンサ３面上の光軸ａ２から距離ｙ３，ｙ４離れた
位置に各々結像する。４は演算手段としての信号処理回
路であり、センサ３から読み込んだ情報からまず光束Ｌ
３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９の光束重心位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４を求めた後、点Ｃ１と点Ｃ４間の間隔Ｄ１４、
点Ｃ２と点Ｃ３間の間隔Ｄ２３を算出する。間隔Ｄ１４
と間隔Ｄ２３の値を後述する各式の関係を利用して第１
物体１と第２物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを求めて
いる。
は物理光学素子Ｚ１に入射した光束Ｌ１と同様な回折光
Ｌ６〜Ｌ９が発生し、このうち回折光Ｌ７，Ｌ９はそれ
ぞれセンサ３面上の光軸ａ２から距離ｙ３，ｙ４離れた
位置に各々結像する。４は演算手段としての信号処理回
路であり、センサ３から読み込んだ情報からまず光束Ｌ
３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９の光束重心位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４を求めた後、点Ｃ１と点Ｃ４間の間隔Ｄ１４、
点Ｃ２と点Ｃ３間の間隔Ｄ２３を算出する。間隔Ｄ１４
と間隔Ｄ２３の値を後述する各式の関係を利用して第１
物体１と第２物体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇを求めて
いる。
【００２４】制御回路５は信号処理回路４からの位置ず
れ量Ｗと間隔ｇに関する情報に従ってステージコントロ
ーラ６を駆動させて、所定の位置へ第２物体２を移動さ
せている。
れ量Ｗと間隔ｇに関する情報に従ってステージコントロ
ーラ６を駆動させて、所定の位置へ第２物体２を移動さ
せている。
【００２５】尚本実施例において回折光は１次回折光に
限らず２次以上の高次回折光を用いても同様の効果を得
ることができる。
限らず２次以上の高次回折光を用いても同様の効果を得
ることができる。
【００２６】本実施例では光源、センサ等を図４に示す
ように一箇所に集合させて構成することができる為、光
プローブが小型化され、又露光時の光プローブの移動が
不要の為、スループットがより向上する等の特長を有し
ている。
ように一箇所に集合させて構成することができる為、光
プローブが小型化され、又露光時の光プローブの移動が
不要の為、スループットがより向上する等の特長を有し
ている。
【００２７】次に本実施例において第１物体１と第２物
体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇの求め方について図２を
参照して説明する。
体２との位置ずれ量Ｗと間隔ｇの求め方について図２を
参照して説明する。
【００２８】図２において回折光Ｌ３を発生するレンズ
系では光束Ｌ１がレンズ作用の働きをする物理光学素子
Ｚ１，Ｚ２を通り点Ｃ１に入射する。このとき回折光Ｌ
３の光束重心Ｃ１までの距離ｙ１は第１物体１と第２物
体２とのずれ量Ｗと間隔ｇによって決まる量であり、一
般に ｙ１＝Ｆ１（Ｗ，ｇ） …………(1) のように表わされる。
系では光束Ｌ１がレンズ作用の働きをする物理光学素子
Ｚ１，Ｚ２を通り点Ｃ１に入射する。このとき回折光Ｌ
３の光束重心Ｃ１までの距離ｙ１は第１物体１と第２物
体２とのずれ量Ｗと間隔ｇによって決まる量であり、一
般に ｙ１＝Ｆ１（Ｗ，ｇ） …………(1) のように表わされる。
【００２９】他の３つのレンズ系においても同様に距離
ｙ２，ｙ３，ｙ４はずれ量Ｗと間隔ｇによって決まる量
であり ｙ２＝Ｆ２（Ｗ，ｇ） …………(2) ｙ３＝Ｆ３（Ｗ，ｇ） …………(3) ｙ４＝Ｆ４（Ｗ，ｇ） …………(4) のように表わされる。
ｙ２，ｙ３，ｙ４はずれ量Ｗと間隔ｇによって決まる量
であり ｙ２＝Ｆ２（Ｗ，ｇ） …………(2) ｙ３＝Ｆ３（Ｗ，ｇ） …………(3) ｙ４＝Ｆ４（Ｗ，ｇ） …………(4) のように表わされる。
【００３０】以上のように距離ｙ１〜ｙ４を表わした場
合、点Ｃ１と点Ｃ３間の間隔Ｄ１３と点Ｃ２と点Ｃ４間
の間隔Ｄ２４を用いると、次のようにずれ量Ｗと間隔ｇ
に依存する量Ｙ１，Ｙ２を表わすことができる。
合、点Ｃ１と点Ｃ３間の間隔Ｄ１３と点Ｃ２と点Ｃ４間
の間隔Ｄ２４を用いると、次のようにずれ量Ｗと間隔ｇ
に依存する量Ｙ１，Ｙ２を表わすことができる。
【００３１】Y1=y1+y3=D13-D=F1+F3=F5(W,g) Y2=y2+y4=D24-D=F2+F4=F6(W,g) 即ち、 Ｙ１＝Ｆ５（Ｗ，ｇ） …………(5) Ｙ２＝Ｆ６（Ｗ，ｇ） …………(6) 一般に未知数が２つある場合、未知数を含む式が２つあ
れば未知数の解を求めることができる。
れば未知数の解を求めることができる。
【００３２】即ち Ａ＝Ｇ１（Ｗ，ｇ） …………(7) Ｂ＝Ｇ２（Ｗ，ｇ） …………(8) のような２つの関係式が用意できればＡ，Ｂの量を計測
等により求めることにより２つの未知数Ｗ，ｇの値を求
めることができる。
等により求めることにより２つの未知数Ｗ，ｇの値を求
めることができる。
【００３３】前述の(1) 式を具体的にＷ，ｇで例えば近
軸の幾何光学的に表わすと次のようになる。
軸の幾何光学的に表わすと次のようになる。
【００３４】図２より ｙ１：Ｗ＝Ｌ＋２ｇ−ｆ１：ｆ１−ｇ これより
【００３５】
【数１】 となる。
【００３６】他の(2),(3),(4) 式も同様にして
【００３７】
【数２】 となる。
【００３８】以上の関係式を基に(5),(6) 式を具体的に
表わすと
表わすと
【００３９】
【数３】 となる。
【００４０】(13),(14) 式に於て間隔Ｄは光軸ａ１と光
軸ａ２の間隔で既知であり、間隔Ｄ１３と間隔Ｄ２４は
計測により具体的に値を求めることができるので、(1
3),(14) 式からずれ量Ｗと間隔ｇの値を求めることがで
きる。(13),(14) 式からずれ量Ｗを消去すれば間隔ｇの
３次方程式が得られ、この式からパソコン等により容易
にずれ量Ｗと間隔ｇが求まる。
軸ａ２の間隔で既知であり、間隔Ｄ１３と間隔Ｄ２４は
計測により具体的に値を求めることができるので、(1
3),(14) 式からずれ量Ｗと間隔ｇの値を求めることがで
きる。(13),(14) 式からずれ量Ｗを消去すれば間隔ｇの
３次方程式が得られ、この式からパソコン等により容易
にずれ量Ｗと間隔ｇが求まる。
【００４１】一方、前述の(9) 〜(12)式は近軸の幾何光
学的に取り扱うことができる精度の範囲内で成立する。
しかしながら、例えば位置合わせ精度が０．０１μｍ程
度になると検出系の収差、レンズ加工時の製作誤差、組
立調整時の誤差、そして経年変化による半導体レーザや
ＳＬＤの発振波長の変動や発光点の移動等の誤差要因に
より必ずしも一般的には成立しない。
学的に取り扱うことができる精度の範囲内で成立する。
しかしながら、例えば位置合わせ精度が０．０１μｍ程
度になると検出系の収差、レンズ加工時の製作誤差、組
立調整時の誤差、そして経年変化による半導体レーザや
ＳＬＤの発振波長の変動や発光点の移動等の誤差要因に
より必ずしも一般的には成立しない。
【００４２】そこで本実施例ではこれらの誤差要因に対
応する為に間隔ｇのときの位置ずれＷとセンサ面上の光
束の入射位置に基づく距離Ｙとの関係を種々のケースに
ついて求め、前述の(1) 〜(4) 式に相当する一般式を求
めて記録手段に記録している。そして実際の位置検出の
ときは記録手段に記録しておいた一般式を利用して行っ
ている。
応する為に間隔ｇのときの位置ずれＷとセンサ面上の光
束の入射位置に基づく距離Ｙとの関係を種々のケースに
ついて求め、前述の(1) 〜(4) 式に相当する一般式を求
めて記録手段に記録している。そして実際の位置検出の
ときは記録手段に記録しておいた一般式を利用して行っ
ている。
【００４３】又、ある期間毎に求めた一般式を更新する
ことにより経年変化により発生する誤差要因に対処して
いる。
ことにより経年変化により発生する誤差要因に対処して
いる。
【００４４】本実施例における一般式は例えば前述の間
隔ｇ、位置ずれ量Ｗ、距離ｙを６つの係数Ａ，Ｂ，Ｅ，
Ｆ，Ｉ，Ｊを用いて y=(Ag+B)W2+(Eg+F)W+(Ig+J) ………(15) なる式で表わす。そして各光束について少なくとも６個
のデータをとり、係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊを決定す
る。
隔ｇ、位置ずれ量Ｗ、距離ｙを６つの係数Ａ，Ｂ，Ｅ，
Ｆ，Ｉ，Ｊを用いて y=(Ag+B)W2+(Eg+F)W+(Ig+J) ………(15) なる式で表わす。そして各光束について少なくとも６個
のデータをとり、係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊを決定す
る。
【００４５】このときデータを採るに際しては、予めマ
スクとウエハのずれ量Ｗ、間隔ｇを正確に測定した工具
を用意する。又距離ｙの値としてはセンサの任意の点か
らの距離として求めてもよい。
スクとウエハのずれ量Ｗ、間隔ｇを正確に測定した工具
を用意する。又距離ｙの値としてはセンサの任意の点か
らの距離として求めてもよい。
【００４６】これはｙ1 ＋ｙ2 等の和又は差を求めるこ
とにより各光束間の正確な距離が求まるからである。そ
して間隔ｇと位置ずれ量Ｗを次の如くして求めている。
とにより各光束間の正確な距離が求まるからである。そ
して間隔ｇと位置ずれ量Ｗを次の如くして求めている。
【００４７】まず前述の(5),(6) 式に相当する式が次の
ように求まったとする。
ように求まったとする。
【００４８】
【数４】 となる。(18),(19) 式からもとまる位置ずれ量Ｗについ
ての２次方程式からＷの値を求め、これより間隔ｇの値
を求めている。
ての２次方程式からＷの値を求め、これより間隔ｇの値
を求めている。
【００４９】図５は本実施例において回折光束Ｌ３，Ｌ
５，Ｌ７，Ｌ９の光束重心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がず
れ量Ｗに応じてセンサ３面上でどのように変化するかを
示した説明図である。回折光束Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９
等はセンサ面上である幅を有しているので、お互いに重
なる部分があると点Ｃ１〜Ｃ４を精度良く求めるのが難
しくなってくる。
５，Ｌ７，Ｌ９の光束重心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がず
れ量Ｗに応じてセンサ３面上でどのように変化するかを
示した説明図である。回折光束Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９
等はセンサ面上である幅を有しているので、お互いに重
なる部分があると点Ｃ１〜Ｃ４を精度良く求めるのが難
しくなってくる。
【００５０】そこで本実施例では例えばずれ量Ｗ＝±３
μｍの間で計測したいときは各光束が離れている範囲
（例えば図５の点Ｗｏ−３から点Ｗｏ＋３の間）の特性
を予めシュミレーション等で求めておき、これを利用す
る。
μｍの間で計測したいときは各光束が離れている範囲
（例えば図５の点Ｗｏ−３から点Ｗｏ＋３の間）の特性
を予めシュミレーション等で求めておき、これを利用す
る。
【００５１】即ち、本実施例では前記第１，第２の２つ
の物理光学素子を介して所定面上に生ずる第１，第２の
２つの回折光束の重心位置及び前記第３，第４の２つの
物理光学素子を介して所定面上に生ずる第３，第４の２
つの回折光束の重心位置は各々回折光束の幅以上離れた
状態で検出している。
の物理光学素子を介して所定面上に生ずる第１，第２の
２つの回折光束の重心位置及び前記第３，第４の２つの
物理光学素子を介して所定面上に生ずる第３，第４の２
つの回折光束の重心位置は各々回折光束の幅以上離れた
状態で検出している。
【００５２】尚、本実施例において第１物体と第２物体
との位置ずれ量Ｗが０のとき第１物体上の物理光学素子
（例えばＺ１）の光軸ａ１と第２物体上の物理光学素子
（例えばＺ２）の光軸ａ２を距離Ｗｏだけずらしておく
ことにより、第１物体と第２物体との位置ずれ量Ｗが０
のときに点Ｃ１と点Ｃ２、及び点Ｃ３と点Ｃ４を離れた
状態にしておくことができる。
との位置ずれ量Ｗが０のとき第１物体上の物理光学素子
（例えばＺ１）の光軸ａ１と第２物体上の物理光学素子
（例えばＺ２）の光軸ａ２を距離Ｗｏだけずらしておく
ことにより、第１物体と第２物体との位置ずれ量Ｗが０
のときに点Ｃ１と点Ｃ２、及び点Ｃ３と点Ｃ４を離れた
状態にしておくことができる。
【００５３】図３に示す第１〜第４物理光学素子Ｚ１〜
Ｚ４のパターン配置はこの様子を示しており、第１物体
と第２物体の位置ずれ量Ｗが０のとき第１と第２物理光
学素子Ｚ１とＺ２の光軸が、又第３と第４物理光学素子
Ｚ３とＺ４の光軸が各々距離Ｗｏだけずれるように設定
している。
Ｚ４のパターン配置はこの様子を示しており、第１物体
と第２物体の位置ずれ量Ｗが０のとき第１と第２物理光
学素子Ｚ１とＺ２の光軸が、又第３と第４物理光学素子
Ｚ３とＺ４の光軸が各々距離Ｗｏだけずれるように設定
している。
【００５４】従ってこのパターンを使用した場合、第１
物体と第２物体とが距離ＷＸだけずれている時は(9) 〜
(12)式のずれ量Ｗの値を Ｗ＝Ｗｏ＋ＷＸ と置き換えて計算すればよい。
物体と第２物体とが距離ＷＸだけずれている時は(9) 〜
(12)式のずれ量Ｗの値を Ｗ＝Ｗｏ＋ＷＸ と置き換えて計算すればよい。
【００５５】尚、本実施例では第１，第２物体面上に各
々２個の物理光学素子を設ける代わりに一方の物体面上
に４個の物理光学素子を設けて前述の回折光束Ｌ３，Ｌ
５，Ｌ７，Ｌ９に相当する４つの回折光を得ても同様の
効果を得ることができる。
々２個の物理光学素子を設ける代わりに一方の物体面上
に４個の物理光学素子を設けて前述の回折光束Ｌ３，Ｌ
５，Ｌ７，Ｌ９に相当する４つの回折光を得ても同様の
効果を得ることができる。
【００５６】ただし本実施例のように２個の物理光学素
子を設ける方法は４個の物理光学素子を設ける方法に比
べて面積が少なくてすみ、又同じ面積で比較すると回折
光の光量が２倍となる長所がある。
子を設ける方法は４個の物理光学素子を設ける方法に比
べて面積が少なくてすみ、又同じ面積で比較すると回折
光の光量が２倍となる長所がある。
【００５７】次に本発明のずれ測定方法について図１，
図４の位置検出装置を用いて説明する。
図４の位置検出装置を用いて説明する。
【００５８】図６〜図９は本発明に係る物理光学素子
（以下「マーク」と称する場合もある。）Ｚ５〜Ｚ８の
説明図である。
（以下「マーク」と称する場合もある。）Ｚ５〜Ｚ８の
説明図である。
【００５９】マークＺ５，Ｚ７はマスク１面上にあり、
マークＺ６，Ｚ８はウエハ２面上に設けている。以後、
図６のマークグループをマークグループａ、図７のマー
クグループをマークグループｂと呼ぶ。マスク１とウエ
ハ２の測定したいずれ量Ｗは図７のマークＺ６とマーク
Ｚ８とを距離Ｗだけ離すことにより表されている。マー
クＺ５とマークＺ６、マークＺ７とマークＺ８の組合せ
のレンズ作用は図１のマーク１，マーク２そしてマーク
３，マーク４と全く同じであるが、センサ３上で光束が
重ならないように予め左右に振り分けている。マークグ
ループａとマークグループｂのウエハ１上のマークの大
体の大きさと位置関係は、例えば図８又は図９のように
なっている。
マークＺ６，Ｚ８はウエハ２面上に設けている。以後、
図６のマークグループをマークグループａ、図７のマー
クグループをマークグループｂと呼ぶ。マスク１とウエ
ハ２の測定したいずれ量Ｗは図７のマークＺ６とマーク
Ｚ８とを距離Ｗだけ離すことにより表されている。マー
クＺ５とマークＺ６、マークＺ７とマークＺ８の組合せ
のレンズ作用は図１のマーク１，マーク２そしてマーク
３，マーク４と全く同じであるが、センサ３上で光束が
重ならないように予め左右に振り分けている。マークグ
ループａとマークグループｂのウエハ１上のマークの大
体の大きさと位置関係は、例えば図８又は図９のように
なっている。
【００６０】以上のような構成のとき、光束Ｌ１をマー
クグループａに当ててセンサ上の入射位置であるＹ値
（Ｙ１）を測る。このとき回折光Ｌ２は図８に点線で示
すようにマークＺ６，Ｚ８に当たっている。
クグループａに当ててセンサ上の入射位置であるＹ値
（Ｙ１）を測る。このとき回折光Ｌ２は図８に点線で示
すようにマークＺ６，Ｚ８に当たっている。
【００６１】次にピックアップヘッド１０を移動させ
て、マークグループｂに当てて同様にセンサ上の入射位
置であるＹ値（Ｙ２）を測る。このとき図８に示すよう
なマーク配置にしておくと光束Ｌ１のサイドロープが他
のマークに入射するのを防止することができる。
て、マークグループｂに当てて同様にセンサ上の入射位
置であるＹ値（Ｙ２）を測る。このとき図８に示すよう
なマーク配置にしておくと光束Ｌ１のサイドロープが他
のマークに入射するのを防止することができる。
【００６２】ずれ量ＷによるＹ値の変化分ΔＹは ΔＹ＝Ｙ１−Ｙ２ となり、マークグループａ，ｂのレンズ系のマークＺ
５，Ｚ６又はマークＺ７，Ｚ８の倍率をＭとすると、 Ｗ＝ΔＹ／Ｍ として求まる。
５，Ｚ６又はマークＺ７，Ｚ８の倍率をＭとすると、 Ｗ＝ΔＹ／Ｍ として求まる。
【００６３】変化量ΔＹを求めるに際し、誤差を発生す
る主な要因として次のようなものがある。マスク１とウ
エハ２の位置合わせずれによるマーク同志の位置ずれ
（以後「Ｍ／Ｗずれ」と称する）、マークとピックアッ
プヘッド１０との所定の位置関係からのずれ（以後「Ｍ
／Ｐずれ」と称する）、マスクとウエハ間のギャップの
所定の値からの変動（以後「Ｇ変動」と称する）であ
る。
る主な要因として次のようなものがある。マスク１とウ
エハ２の位置合わせずれによるマーク同志の位置ずれ
（以後「Ｍ／Ｗずれ」と称する）、マークとピックアッ
プヘッド１０との所定の位置関係からのずれ（以後「Ｍ
／Ｐずれ」と称する）、マスクとウエハ間のギャップの
所定の値からの変動（以後「Ｇ変動」と称する）であ
る。
【００６４】次に変化分ΔＹを算出する時の、以上の誤
差要因の影響について述べる。
差要因の影響について述べる。
【００６５】図１で光束Ｌ３とＬ５、光束Ｌ７とＬ９が
センサ３上で重なっていると、Ｍ／Ｐずれが原因で光束
の光量が変動し、重なった光束の重心位置が変動し、Ｙ
値が変化する。このため誤差が発生するが、本実施例で
は各光束をセンサ３上で分離しているため、大幅なずれ
でなければＭ／ＰずれによってＹ値は変動せず、従って
誤差の原因とはならない。
センサ３上で重なっていると、Ｍ／Ｐずれが原因で光束
の光量が変動し、重なった光束の重心位置が変動し、Ｙ
値が変化する。このため誤差が発生するが、本実施例で
は各光束をセンサ３上で分離しているため、大幅なずれ
でなければＭ／ＰずれによってＹ値は変動せず、従って
誤差の原因とはならない。
【００６６】又、各マークは同一のマスク、ウエハ上に
載っており、又マークグループａとマークグループｂと
も全く同じマークで構成されているためＭ／Ｗずれ、Ｇ
変動から受ける影響はマークグループａとマークグルー
プｂとも全く同様であり、変化分ΔＹを計算する時に相
殺される。従って変化分ΔＹ値は、以上の主な誤差要因
の影響は受けない。
載っており、又マークグループａとマークグループｂと
も全く同じマークで構成されているためＭ／Ｗずれ、Ｇ
変動から受ける影響はマークグループａとマークグルー
プｂとも全く同様であり、変化分ΔＹを計算する時に相
殺される。従って変化分ΔＹ値は、以上の主な誤差要因
の影響は受けない。
【００６７】次にウエハを交換した場合のＭ／Ｐずれ、
Ｍ／Ｗずれ、そしてＧ変動の影響について述べる。
Ｍ／Ｗずれ、そしてＧ変動の影響について述べる。
【００６８】Ｍ／Ｐずれについては交換前のウエハ（以
後「ウエハ１」と称する）の場合と同様の理由で誤差の
原因とならない。ウエハ１を除去後、ウエハ２をマスク
の下に移送してアライメントした時のＭ／Ｗずれ、Ｇ変
動の値はウエハ１の場合とは通常異なっている。
後「ウエハ１」と称する）の場合と同様の理由で誤差の
原因とならない。ウエハ１を除去後、ウエハ２をマスク
の下に移送してアライメントした時のＭ／Ｗずれ、Ｇ変
動の値はウエハ１の場合とは通常異なっている。
【００６９】ウエハ２にも図６，図７と全く同様のマー
クが載っているとすると、各マークグループのＹ値は当
然ウエハ１の場合と異なるが、ウエハ１の場合と同様
に、各マークは同一のマスク、ウエハ上に載っているの
でＭ／Ｗずれ、Ｇ変動から受ける影響はマークグループ
ａ，ｂとも全く同様であり、ウエハ２上のマークの変化
分ΔＹ（以後変化分ΔＹ２と称する）を計算する時に相
殺される。
クが載っているとすると、各マークグループのＹ値は当
然ウエハ１の場合と異なるが、ウエハ１の場合と同様
に、各マークは同一のマスク、ウエハ上に載っているの
でＭ／Ｗずれ、Ｇ変動から受ける影響はマークグループ
ａ，ｂとも全く同様であり、ウエハ２上のマークの変化
分ΔＹ（以後変化分ΔＹ２と称する）を計算する時に相
殺される。
【００７０】以上述べたように、ウエハを交換した時に
生ずるＭ／Ｗずれ、Ｇ変動の影響はずれ量ＷによるＹ値
の変化分ΔＹを算出する時に相殺されるので、変化分Δ
Ｙの値を少ない誤差で測定することが可能となる。又ウ
エハのヨーイング、ローリング、ピッチング等の影響
も、以上と同様の理由により変化分ΔＹを算出する時に
相殺される。従って測定したいマスクとウエハのずれ量
をマークのずれ量Ｗとして置き換えることができれば、
ずれ量Ｗの値を求めることができる。
生ずるＭ／Ｗずれ、Ｇ変動の影響はずれ量ＷによるＹ値
の変化分ΔＹを算出する時に相殺されるので、変化分Δ
Ｙの値を少ない誤差で測定することが可能となる。又ウ
エハのヨーイング、ローリング、ピッチング等の影響
も、以上と同様の理由により変化分ΔＹを算出する時に
相殺される。従って測定したいマスクとウエハのずれ量
をマークのずれ量Ｗとして置き換えることができれば、
ずれ量Ｗの値を求めることができる。
【００７１】図１０はマスクとウエハのずれ量Ｗをマー
クのずれＷとして置き換える手順を示している。
クのずれＷとして置き換える手順を示している。
【００７２】図１０（Ａ）ではマスク１のマークＺ８
ａ，Ｚ８ｂ，Ｚ６ｂをウエハに焼き付けている。マーク
Ｚ２，Ｚ４は位置検出用。Ｚ６ｂ，Ｚ８ｂはマスク１と
ウエハ２のずれ量が０に対応したずれ測定用のマークＷ
ｂである。Ｚ８ａは後述するマスクとウエハとのずれ量
Ｗに対応したマークである。
ａ，Ｚ８ｂ，Ｚ６ｂをウエハに焼き付けている。マーク
Ｚ２，Ｚ４は位置検出用。Ｚ６ｂ，Ｚ８ｂはマスク１と
ウエハ２のずれ量が０に対応したずれ測定用のマークＷ
ｂである。Ｚ８ａは後述するマスクとウエハとのずれ量
Ｗに対応したマークである。
【００７３】図１０（Ｂ）はマスクを交換するか、ウエ
ハをマスク上に予め用意されたマークの下に移動させ
て、マスクとウエハの位置合わせをした結果、Ｗのずれ
量を生じた様子を示している。このときのずれ量Ｗが測
定の対象となる。ずれ量Ｗを表現する為のマークＺ６ａ
がマスク２上に用意されている。
ハをマスク上に予め用意されたマークの下に移動させ
て、マスクとウエハの位置合わせをした結果、Ｗのずれ
量を生じた様子を示している。このときのずれ量Ｗが測
定の対象となる。ずれ量Ｗを表現する為のマークＺ６ａ
がマスク２上に用意されている。
【００７４】図１０（Ｃ）はマスク２上のマークＺ６ａ
をウエハ面上に焼きつけたところを示している。マーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａよりマークＭａを形成している。このと
き位置検出用マークＺ１，Ｚ３は焼き付けない。この段
階でウエハ上のずれ測定用と位置検出用マークの準備が
整う。
をウエハ面上に焼きつけたところを示している。マーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａよりマークＭａを形成している。このと
き位置検出用マークＺ１，Ｚ３は焼き付けない。この段
階でウエハ上のずれ測定用と位置検出用マークの準備が
整う。
【００７５】図１０（Ｄ）はずれ測定の為にマスクを交
換するか、ウエハを移動させて、マスクとウエハの位置
合わせをしたところを示している。このときのずれ量Ｘ
は測定したいずれ量Ｗとは何の関係がなくてもよく、適
当に位置合わせをすればよい。図１０（Ｄ）のマークＭ
ａとマークＷｂは図６に相当し、図１０（Ｄ）のマーク
ＭａとマークＷａは図７に相当している。
換するか、ウエハを移動させて、マスクとウエハの位置
合わせをしたところを示している。このときのずれ量Ｘ
は測定したいずれ量Ｗとは何の関係がなくてもよく、適
当に位置合わせをすればよい。図１０（Ｄ）のマークＭ
ａとマークＷｂは図６に相当し、図１０（Ｄ）のマーク
ＭａとマークＷａは図７に相当している。
【００７６】以上のような方法により測定すると、例え
ばΔＹ＝０．３μｍ，Ｍ＝３００倍の場合は、０．３／
３００＝０．００１（μｍ）の高精度なずれ量の測定が
可能となる。
ばΔＹ＝０．３μｍ，Ｍ＝３００倍の場合は、０．３／
３００＝０．００１（μｍ）の高精度なずれ量の測定が
可能となる。
【００７７】以上のようにして、ずれ量Ｗを求めること
ができると、(15)式の係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊを求
めるに際して、先に述べた予めマスクとウエハのずれ量
Ｗ、間隔ｇを正確に測定した工具よりも簡単な道具を用
意するだけで、位置検出装置を使って係数を求めること
ができる。
ができると、(15)式の係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊを求
めるに際して、先に述べた予めマスクとウエハのずれ量
Ｗ、間隔ｇを正確に測定した工具よりも簡単な道具を用
意するだけで、位置検出装置を使って係数を求めること
ができる。
【００７８】即ち、図１１に示すように(15)式のＷに相
当する各種の既知のずれ量Ｗを読み込ませたマークＺ
６，Ｚ８を配置したウエハと、図１２に示すようにマー
クＺ６，Ｚ８に対向するＺ５，Ｚ７とギャップ測定用マ
ークＡＦを配置したマスクとを用意する。
当する各種の既知のずれ量Ｗを読み込ませたマークＺ
６，Ｚ８を配置したウエハと、図１２に示すようにマー
クＺ６，Ｚ８に対向するＺ５，Ｚ７とギャップ測定用マ
ークＡＦを配置したマスクとを用意する。
【００７９】ずれ量Ｗが零のマークＭ１，Ｍ２を使って
マスクとウエハを適当に位置合わせし、各Ｙ値を測る。
ずれ量Ｗが零のＹ値をＹ0 、ずれ量ＷがＷｎ（Ｗ１〜Ｗ
５）のＹ値をＹn とすれば、各ずれ量Ｗｎに対するＹ値
（ΔＹn ）は ΔＹn ＝Ｙn −Ｙ0 として求まる。
マスクとウエハを適当に位置合わせし、各Ｙ値を測る。
ずれ量Ｗが零のＹ値をＹ0 、ずれ量ＷがＷｎ（Ｗ１〜Ｗ
５）のＹ値をＹn とすれば、各ずれ量Ｗｎに対するＹ値
（ΔＹn ）は ΔＹn ＝Ｙn −Ｙ0 として求まる。
【００８０】間隔ｇは、例えば特開平２−１６７４１３
号公報に開示されている方法で測定する。又、各種の間
隔ｇに対する変化分ΔＹn を求める。
号公報に開示されている方法で測定する。又、各種の間
隔ｇに対する変化分ΔＹn を求める。
【００８１】以上のようにして、変化分ΔＹn 、間隔ｇ
が求まるとずれ量Ｗｎの値は既知であるから ΔＹn ＝ｙ， Ｗｎ＝Ｗ と置き換えて(15)式に代入し、式を少なくとも６箇用意
すれば係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊの値を求めることが
できる。(15)式は、ずれ量Ｗに関して２次間隔ｇに関し
て１次であるが、更に高次の場合で係数が増えたとして
も、以上と同様の方法により係数の値を求めることがで
きる。
が求まるとずれ量Ｗｎの値は既知であるから ΔＹn ＝ｙ， Ｗｎ＝Ｗ と置き換えて(15)式に代入し、式を少なくとも６箇用意
すれば係数Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊの値を求めることが
できる。(15)式は、ずれ量Ｗに関して２次間隔ｇに関し
て１次であるが、更に高次の場合で係数が増えたとして
も、以上と同様の方法により係数の値を求めることがで
きる。
【００８２】以上のように通常のマスク、ウエハと位置
検出装置のみにより係数を求めることができるようにな
り、先に述べたような特殊な工具が不要となったため、
位置検出装置の経年変化等により特性式(15)が変動する
ことに備え、定期的に係数を更新することも容易に行え
る。
検出装置のみにより係数を求めることができるようにな
り、先に述べたような特殊な工具が不要となったため、
位置検出装置の経年変化等により特性式(15)が変動する
ことに備え、定期的に係数を更新することも容易に行え
る。
【００８３】尚、本実施例においては、図１０でずれ測
定用マーク１，２に光束Ｌ１を投射するとき、ピックア
ップヘッド１０を移動させて別々に投射してもよい。
又、図１３に示すような構成にするとピックアップヘッ
ド１０の移動が不要となり、この様にしてもＭ／Ｐずれ
の問題がなくなる。
定用マーク１，２に光束Ｌ１を投射するとき、ピックア
ップヘッド１０を移動させて別々に投射してもよい。
又、図１３に示すような構成にするとピックアップヘッ
ド１０の移動が不要となり、この様にしてもＭ／Ｐずれ
の問題がなくなる。
【００８４】図２において、マークＺ１とマークＺ４は
凸レンズ、マークＺ２とマークＺ３は凹レンズとして機
能しているが、図６〜図９のマークＺ５，Ｚ６又はマー
クＺ７，Ｚ８の組合せがマークＺ１，Ｚ２の組合せ又は
マークＺ３，Ｚ４の組合せのどちらに相当するマークの
場合でも本実施例は成立する。
凸レンズ、マークＺ２とマークＺ３は凹レンズとして機
能しているが、図６〜図９のマークＺ５，Ｚ６又はマー
クＺ７，Ｚ８の組合せがマークＺ１，Ｚ２の組合せ又は
マークＺ３，Ｚ４の組合せのどちらに相当するマークの
場合でも本実施例は成立する。
【００８５】尚、本発明において、図１０（Ｄ）を見る
と分かるように、位置検出用マークとずれ測定用マーク
として全く同一のマークを使用すれば、２組あるずれ測
定用マークのうちマークＺ６，Ｚ８のずれ量Ｗが零の方
（ずれ測定用マーク２）は位置検出用マークで代用でき
るので不要となり、図１４に示すようなマークの構成と
手順となる。尚、図１４は図１０と同様にマスクとウエ
ハのずれ量Ｗをマークのずれ量Ｗとして置き換える手順
を示している。
と分かるように、位置検出用マークとずれ測定用マーク
として全く同一のマークを使用すれば、２組あるずれ測
定用マークのうちマークＺ６，Ｚ８のずれ量Ｗが零の方
（ずれ測定用マーク２）は位置検出用マークで代用でき
るので不要となり、図１４に示すようなマークの構成と
手順となる。尚、図１４は図１０と同様にマスクとウエ
ハのずれ量Ｗをマークのずれ量Ｗとして置き換える手順
を示している。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば、自動化が可能で計測時
間が短縮でき、かつ安定した高い計測精度が得られ、重
ね合わせ或いは装置の位置合わせ精度に起因するウエハ
上のパターン同志のずれを測定する為のずれ測定方法及
びそれを用いた位置検出装置を達成することができる。
間が短縮でき、かつ安定した高い計測精度が得られ、重
ね合わせ或いは装置の位置合わせ精度に起因するウエハ
上のパターン同志のずれを測定する為のずれ測定方法及
びそれを用いた位置検出装置を達成することができる。
【００８７】特に、位置検出装置上でｎｍオーダーでマ
スクとウエハとのずれ量の測定を容易にかつ正確に行え
る。又、本発明のずれ測定方法を用いることにより、位
置検出装置で使用する特性方程式が容易に求められる。
更に、位置検出装置の経年変化に備え、特性方程式を定
期的に更新することが容易となる等の効果が得られる。
スクとウエハとのずれ量の測定を容易にかつ正確に行え
る。又、本発明のずれ測定方法を用いることにより、位
置検出装置で使用する特性方程式が容易に求められる。
更に、位置検出装置の経年変化に備え、特性方程式を定
期的に更新することが容易となる等の効果が得られる。
【図１】 本発明の位置検出装置の位置合わせ光学系の
要部概略図
要部概略図
【図２】 図１の光路を展開した説明図
【図３】 図１のマスクとウエハに設けたマークの説明
図
図
【図４】 本発明の位置検出装置のピックアップヘッド
とマスクとウエハとの要部概略図
とマスクとウエハとの要部概略図
【図５】 本発明におけるマスクとウエハのずれ量とセ
ンサ上の入射光束の位置関係を示す説明図
ンサ上の入射光束の位置関係を示す説明図
【図６】 本発明に係るずれ量検出用のマークの説明図
【図７】 本発明に係るずれ量検出用のマークの説明図
【図８】 本発明に係るずれ量検出用のマークの説明図
【図９】 本発明に係るずれ量検出用のマークの説明図
【図１０】 本発明においてずれ量をマークのずれ量に
置き換えるときの説明図
置き換えるときの説明図
【図１１】 本発明に係るウエハ上のマークの配置例
【図１２】 本発明に係るマスク上のマークの配置例
【図１３】 本発明に係るマークとセンサとの関係を示
す説明図
す説明図
【図１４】 本発明においてずれ量をマークのずれ量に
置き換えるときの説明図
置き換えるときの説明図
１ マスク ２ ウエハ ３ 検出部（センサ） １０ ピックアップヘッド Ｚ１〜Ｚ８ マーク（物理光学素子） Ｌ１〜Ｌ９ 光束
Claims (5)
- 【請求項１】 第１物体と第２物体との相対的なずれ量
を測定する際、該第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より
成るマークＭａを２組設け、該第２物体面上に該第１物
体とのずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成
るマークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマ
ークＺ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、
該一方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定
面上への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマーク
Ｗｂとを介した光束の所定面上への入射位置情報より該
マークＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを求め、該ず
れ量Ｗを利用していることを特徴とするずれ測定方法。 - 【請求項２】 前記各マークは物理光学素子より成り、
各マークを介した回折光束の所定面上への光路が互いに
分離していることを特徴とする請求項１のずれ測定方
法。 - 【請求項３】 前記他方のマークＭａと前記マークＷｂ
とを介した回折光束の所定面上の入射位置情報を用いて
前記第１物体と第２物体との相対的なずれ量を求めてい
ることを特徴とする請求項２のずれ測定方法。 - 【請求項４】 第１物体面上にマークＺ５，Ｚ７より成
るマークＭａを２組設け、第２物体面上に該第１物体と
のずれ量０に対応したマークＺ８ｂ，Ｚ６ｂより成るマ
ークＷｂと、該第１物体とのずれ量Ｗに対応したマーク
Ｚ８ａ，Ｚ６ａから成るマークＷａとを各々設け、該一
方のマークＭａとマークＷａとを介した光束の所定面上
への入射位置情報及び該他方のマークＭａとマークＷｂ
とを介した光束の所定面上への入射位置情報より該マー
クＺ８ａとマークＺ６ａとのずれ量Ｗを検出手段で求
め、該ずれ量Ｗを利用して該第１物体と第２物体との相
対的な位置検出を行う際、前記各マークは物理光学素子
より成り、各マークを介した回折光束の所定面上への光
路が互いに分離しており、該第１物体と該第２物体との
相対的な間隔ｇにおける相対的なずれ量Ｗと、該検出手
段で検出される位置情報ｙとの関係を実験的に求めて記
録した記録手段を参照して、該検出手段により所定面上
に生ずる少なくとも３つの回折光束の各回折光束間のう
ち該第１物体と該第２物体との相対的なずれ量Ｗと相対
的な間隔ｇの双方に関係する回折光束間の値を少なくと
も２組検出し、該検出手段からの出力信号を用いて演算
手段によりずれ量Ｗと間隔ｇを求めたことを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項５】 第１物体面上と第２物体面上に各々２つ
の物理光学素子を設け、これらの物理光学素子に入射さ
せた光束の所定面上に生ずる所定次数の複数の回折光束
の光路が互いに分離しており、該所定面上の複数の回折
光束の入射位置情報を検出手段で検出することにより該
第２物体面上の２つの物理光学素子の相対的な位置検出
を行っていることを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5187476A JPH0786121A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ずれ測定方法及びそれを用いた位置検出装置 |
| US08/577,704 US5557411A (en) | 1993-06-30 | 1995-12-22 | Position detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5187476A JPH0786121A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ずれ測定方法及びそれを用いた位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786121A true JPH0786121A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16206754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5187476A Pending JPH0786121A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ずれ測定方法及びそれを用いた位置検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5557411A (ja) |
| JP (1) | JPH0786121A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09320911A (ja) * | 1996-05-27 | 1997-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 被識別機能付き半導体基板 |
| JP2010239060A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tokyo Electron Ltd | オリエンテーションフラット指定方法、オリエンテーションフラット検出装置及びオリエンテーションフラット指定用プログラム |
| TWI561936B (en) | 2011-04-22 | 2016-12-11 | Mapper Lithography Ip Bv | Position determination in a lithography system using a substrate having a partially reflective position mark |
| EP3073323B1 (en) | 2011-04-22 | 2021-03-03 | ASML Netherlands B.V. | Alignment sensor, lithography system for processing a target, such as a wafer, and method for operating a lithography system for processing a target, such as a wafer |
| US9383662B2 (en) | 2011-05-13 | 2016-07-05 | Mapper Lithography Ip B.V. | Lithography system for processing at least a part of a target |
| KR102042212B1 (ko) | 2012-10-26 | 2019-11-08 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 리소그래피에서 기판의 위치 결정 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2546350B2 (ja) * | 1988-09-09 | 1996-10-23 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ装置 |
| JP2734004B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-03-30 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ装置 |
| EP0412756B1 (en) * | 1989-08-07 | 1995-10-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| JP2829642B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1998-11-25 | キヤノン株式会社 | 露光装置 |
| US5333050A (en) * | 1990-03-27 | 1994-07-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Measuring method and apparatus for meausring the positional relationship of first and second gratings |
| US5200800A (en) * | 1990-05-01 | 1993-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting method and apparatus |
| JPH0540013A (ja) * | 1991-08-05 | 1993-02-19 | Canon Inc | ずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装置 |
| US5455679A (en) * | 1993-02-22 | 1995-10-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting system |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5187476A patent/JPH0786121A/ja active Pending
-
1995
- 1995-12-22 US US08/577,704 patent/US5557411A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5557411A (en) | 1996-09-17 |
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