JPS60173837A - 組合せ回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 - Google Patents
組合せ回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法Info
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- JPS60173837A JPS60173837A JP59199433A JP19943384A JPS60173837A JP S60173837 A JPS60173837 A JP S60173837A JP 59199433 A JP59199433 A JP 59199433A JP 19943384 A JP19943384 A JP 19943384A JP S60173837 A JPS60173837 A JP S60173837A
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- 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
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- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体ＩＣ＋ＬｓＩを製造するための露光装
置やバタン評価装置等に利用されるギャツブ・位置合せ
制御法に関するものである。
置やバタン評価装置等に利用されるギャツブ・位置合せ
制御法に関するものである。
半導体ＩＣやＬＳＩ の微細化に伴い、サブミクロンパ
タンを生産的に転写できる装置としてＸ線露光装置の開
発が進められているが、発散Ｘ線源を用いるｘ Ｋｔｊ
露光装置では、高精度位置合せ法とともに、マスクとウ
ェハ間のギャップを高精度に設定する技術の確立が不可
欠となっている。
タンを生産的に転写できる装置としてＸ線露光装置の開
発が進められているが、発散Ｘ線源を用いるｘ Ｋｔｊ
露光装置では、高精度位置合せ法とともに、マスクとウ
ェハ間のギャップを高精度に設定する技術の確立が不可
欠となっている。
このような両物体、例えばマスクとウェハ間の相対的位
置ずれ変位とギャップとを同時に制御する方法として、
出願人は先に、２重回折格子を利用し、例えばその±１
次回折光強度の加算処理によって行なう方法を提案して
いる（特願昭５８−３１２７８）。今、これを簡単に説
明すれば、この方法は例えば第１０図に示すような装置
を用いて行なわれる。同図において、レーザ光線１から
発したコヒーレント光は、ミラー２で方向を変えられ、
真空吸着マスクステージ３によって保持されるマスク４
の上に作製されたマスクマーク５に入射、通過後、粗調
ステージ６の上の微調ステージＴの上に保持されるウェ
ハ８に作製されたウェハマーク９で反射され、再度マス
クマーク５を通過する。マスクマーク５、ウェハマーク
９は回折格子パタンであ少い第１図（Ｂ）に示すように
前者は透過形で、５ｉａＮ４等のＸ線透過率の高い透明
薄膜１０の上にＴａやＡｕ等の不透明薄膜１１によシ回
折格子パタンを形成したもの、後者は反射形でウェハ８
の上に無反射薄膜１２によシ回折格子パタンを形成した
ものもしくは同図＜Ｃ）に示すように段差状にエツチン
グすることによって回折格子パタンを形成したものであ
る。
置ずれ変位とギャップとを同時に制御する方法として、
出願人は先に、２重回折格子を利用し、例えばその±１
次回折光強度の加算処理によって行なう方法を提案して
いる（特願昭５８−３１２７８）。今、これを簡単に説
明すれば、この方法は例えば第１０図に示すような装置
を用いて行なわれる。同図において、レーザ光線１から
発したコヒーレント光は、ミラー２で方向を変えられ、
真空吸着マスクステージ３によって保持されるマスク４
の上に作製されたマスクマーク５に入射、通過後、粗調
ステージ６の上の微調ステージＴの上に保持されるウェ
ハ８に作製されたウェハマーク９で反射され、再度マス
クマーク５を通過する。マスクマーク５、ウェハマーク
９は回折格子パタンであ少い第１図（Ｂ）に示すように
前者は透過形で、５ｉａＮ４等のＸ線透過率の高い透明
薄膜１０の上にＴａやＡｕ等の不透明薄膜１１によシ回
折格子パタンを形成したもの、後者は反射形でウェハ８
の上に無反射薄膜１２によシ回折格子パタンを形成した
ものもしくは同図＜Ｃ）に示すように段差状にエツチン
グすることによって回折格子パタンを形成したものであ
る。
これらマスクマーク５およびウェハマーク９によシ回折
された光は、入射光に対してθ” ｓｉｎ −”２７７
１λ （ｐ ） （”＝Ｏｒ±１．±２．・・・・・・）の方
向でのみ強くなシ、それらはｍの値によってｍ次の回折
光と呼ばれている。なおここで、λはレーザ光の波長、
Ｐは回折格子のピッチである。
された光は、入射光に対してθ” ｓｉｎ −”２７７
１λ （ｐ ） （”＝Ｏｒ±１．±２．・・・・・・）の方
向でのみ強くなシ、それらはｍの値によってｍ次の回折
光と呼ばれている。なおここで、λはレーザ光の波長、
Ｐは回折格子のピッチである。
そこで、これらの回折光のうち入射光に対して対称的な
方向に回折された同次数の回折光、例えば＋１次回折光
と一１次回折光のみを光電変換器１３．１４で受け、各
回折光強度工や□、■−□を光電変換し、その加算強度
ΣＩ＝Ｉ。、十■−□の変化を検出することによって位
置合せを行なうことができる。すなわち、この加算強度
ＤＩは、例えば第１１図に示すように回折格子のピッチ
Ｐを周期として同じ波形を繰返し、２つの回折格子がび
ったシ一致したとき（位置ずれ量ｄ＝０）に最小値、２
つの回折格子の相対位置ずれ量ｄがＰ／２のときに最大
値をとる。したがって、ΣＩが最小もしくは最大になる
ように微調ステージＴを移動させることによシ位置合せ
が行なえる。なお、第１１図は波長λ”０．６３２８．
ｕｍ、ピッチＰ＝４Ｐ。
方向に回折された同次数の回折光、例えば＋１次回折光
と一１次回折光のみを光電変換器１３．１４で受け、各
回折光強度工や□、■−□を光電変換し、その加算強度
ΣＩ＝Ｉ。、十■−□の変化を検出することによって位
置合せを行なうことができる。すなわち、この加算強度
ＤＩは、例えば第１１図に示すように回折格子のピッチ
Ｐを周期として同じ波形を繰返し、２つの回折格子がび
ったシ一致したとき（位置ずれ量ｄ＝０）に最小値、２
つの回折格子の相対位置ずれ量ｄがＰ／２のときに最大
値をとる。したがって、ΣＩが最小もしくは最大になる
ように微調ステージＴを移動させることによシ位置合せ
が行なえる。なお、第１１図は波長λ”０．６３２８．
ｕｍ、ピッチＰ＝４Ｐ。
入射角α＝０°（垂直入射）の場合についてギャップ２
を２５．３μｍ（図中（イ））、２５．６μｍ（図中（
ロ））、２５．９μｍ（図中（ハ））と変動させた際の
、マスク４とウェハ８の相対位置ずれ量ｄに対する＋１
次と一１次回折光の加算強度Σ工の変化を実験によ請求
めた結果で、縦軸は光電変換器１３．１４の出力の和を
ボルト単位で示しである。
を２５．３μｍ（図中（イ））、２５．６μｍ（図中（
ロ））、２５．９μｍ（図中（ハ））と変動させた際の
、マスク４とウェハ８の相対位置ずれ量ｄに対する＋１
次と一１次回折光の加算強度Σ工の変化を実験によ請求
めた結果で、縦軸は光電変換器１３．１４の出力の和を
ボルト単位で示しである。
また、第１２図は波長λ＝ Ｑ、：６：、、３．：；２
：８ ｐｍ 、ピッチＰ＝４μｍ、入射角α＝０°（垂
直入射）の場合について、マスク４とウェハ８の相対位
置ずれ量ｄを０から２μｍまで変動させた際の、マスク
４とウェハ８との間のギャップ２に対するΣ工を計算し
た結果を示す。図中、（イ）、（ロ）、（ハ）、に）、
（ホ）はそれぞれ相対位置ずれ量ｄがＯ、０，５＝＋
１．０１．１！、５゜λ２ のときにＭ＝１■＝ｋ （ｋは整数）を満たすギャップ
値２において最大値を示すのに対し、ｄ＝０のときには
Ｍ＝ｋにおいて最小となる。このため、ＤＩを用いてギ
ャップ制御を行なうためには、位Ｐ 置ずれ量ｄを一１〜官以内にプリアライメントした後に
Σ■が最大になるように制御するか、もしくは位置ずれ
方向にｉの幅でマスクとウェハとを振動しつつ、その振
動振幅が最大になるように制御し々ければならない。し
たがって、制御方法が複雑となシ、特に後者の方法では
複雑な振動機構が必要となる。また、位置およびギャッ
プ設定後に設定点からずれを生じた場合、位置およびギ
ャップのいずれもΣＩを検出信号としているために、い
ずれがずれたのか判別がつきにくい難点があった０ このため、出願人はさらに、回折格子マークに入射す之
光の入射角を振動させる方法を提案した（特願昭５ｇ−
６３３６０）。これは、例えば第３図に示すような装置
において、レーザ光源１から発したレーザ光を入射角振
動ミラー１５によって偏向した後マスクマーク５上に焦
点を有する球面ミラー１６によってマスクマーク５上に
照射し、この時生ずる±１次の回折光を球面ミラー１８
゜１９で反射し光電変換器１３１４へ導くもので、上記
回折光強度Ｉ＋１１ Ｉ−１を減算してその絶対値△Ｉ
＝ ｌ Ｉ＋Ｉ Ｉ−１１をめ、−△αから△αの入射
角振動幅について積分すると、第１４図に示すように、
位置ずれ量ｄにかかわらずＭ＝ｋにおいて零になるギャ
ップ検出信号が得られるため、この点においてギャップ
設定が可能になる。すなわち、第１４図は波長λが０．
６３２８μｙｒｔ、ピッチＰが４μｍ１中心入射角が０
°で振動幅が±４５３５°の場合について、マスクとウ
エノ・の相対位置ずれ量ｄをＯから２ｐｎ まで変動さ
せた際のマスクとウニへ間のギャップ２に対する積分強
度Ｔの変化を示した図で、（イ）はｄ＝０μｍ１ （ロ
）は０５μｍ１ （ハ）は１．０μｍ１ に）は１．５
μｍ１ （ホ）は２．０μｍの場合の演算結果を示す。
：８ ｐｍ 、ピッチＰ＝４μｍ、入射角α＝０°（垂
直入射）の場合について、マスク４とウェハ８の相対位
置ずれ量ｄを０から２μｍまで変動させた際の、マスク
４とウェハ８との間のギャップ２に対するΣ工を計算し
た結果を示す。図中、（イ）、（ロ）、（ハ）、に）、
（ホ）はそれぞれ相対位置ずれ量ｄがＯ、０，５＝＋
１．０１．１！、５゜λ２ のときにＭ＝１■＝ｋ （ｋは整数）を満たすギャップ
値２において最大値を示すのに対し、ｄ＝０のときには
Ｍ＝ｋにおいて最小となる。このため、ＤＩを用いてギ
ャップ制御を行なうためには、位Ｐ 置ずれ量ｄを一１〜官以内にプリアライメントした後に
Σ■が最大になるように制御するか、もしくは位置ずれ
方向にｉの幅でマスクとウェハとを振動しつつ、その振
動振幅が最大になるように制御し々ければならない。し
たがって、制御方法が複雑となシ、特に後者の方法では
複雑な振動機構が必要となる。また、位置およびギャッ
プ設定後に設定点からずれを生じた場合、位置およびギ
ャップのいずれもΣＩを検出信号としているために、い
ずれがずれたのか判別がつきにくい難点があった０ このため、出願人はさらに、回折格子マークに入射す之
光の入射角を振動させる方法を提案した（特願昭５ｇ−
６３３６０）。これは、例えば第３図に示すような装置
において、レーザ光源１から発したレーザ光を入射角振
動ミラー１５によって偏向した後マスクマーク５上に焦
点を有する球面ミラー１６によってマスクマーク５上に
照射し、この時生ずる±１次の回折光を球面ミラー１８
゜１９で反射し光電変換器１３１４へ導くもので、上記
回折光強度Ｉ＋１１ Ｉ−１を減算してその絶対値△Ｉ
＝ ｌ Ｉ＋Ｉ Ｉ−１１をめ、−△αから△αの入射
角振動幅について積分すると、第１４図に示すように、
位置ずれ量ｄにかかわらずＭ＝ｋにおいて零になるギャ
ップ検出信号が得られるため、この点においてギャップ
設定が可能になる。すなわち、第１４図は波長λが０．
６３２８μｙｒｔ、ピッチＰが４μｍ１中心入射角が０
°で振動幅が±４５３５°の場合について、マスクとウ
エノ・の相対位置ずれ量ｄをＯから２ｐｎ まで変動さ
せた際のマスクとウニへ間のギャップ２に対する積分強
度Ｔの変化を示した図で、（イ）はｄ＝０μｍ１ （ロ
）は０５μｍ１ （ハ）は１．０μｍ１ に）は１．５
μｍ１ （ホ）は２．０μｍの場合の演算結果を示す。
一方、位置ずれ信号としては入射角がＯｏ の時のＤＩ
をめれば第３図と同一の信号が得られる。したがって本
方法によれば位置ずれ検出信号とギャップ検出信号とを
分離でき、いずれのずれかを容易に判別できる。
をめれば第３図と同一の信号が得られる。したがって本
方法によれば位置ずれ検出信号とギャップ検出信号とを
分離でき、いずれのずれかを容易に判別できる。
しかし、この方法では回折格子へのレーザ照射位置を変
化させずに入射角のみを変化させる複雑でしかも高構度
の入射角振動機構および光学系を必要とするため装置価
格が高価となシ、保守に時間を要する。また、信号処理
は入射角偏向に要する時間によって制約を受け、高速処
理の妨げになるという問題があった。
化させずに入射角のみを変化させる複雑でしかも高構度
の入射角振動機構および光学系を必要とするため装置価
格が高価となシ、保守に時間を要する。また、信号処理
は入射角偏向に要する時間によって制約を受け、高速処
理の妨げになるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するだめになされたも
のである。
のである。
そのために本発明は、位置ずれ検出用回折格子マークに
近接して回折格子と反射面とからなるギャップ検出専用
のマークを設け、ギャップ検出用マークから得られる回
折光の強度を利用してギャップを制御する一方、位置ず
れ検出用回折格子マークから得られる同次数の回折光強
度を演算処理した結果によって相対位置ずれ変位を検出
し位置合せ制御するものである。
近接して回折格子と反射面とからなるギャップ検出専用
のマークを設け、ギャップ検出用マークから得られる回
折光の強度を利用してギャップを制御する一方、位置ず
れ検出用回折格子マークから得られる同次数の回折光強
度を演算処理した結果によって相対位置ずれ変位を検出
し位置合せ制御するものである。
位置およびギャップの検出信号が完全に分離され制御が
きわめて容易になる一方、振動機構等は一切不要である
０ 〔実施例〕 はじめに、上述したような回折格子および反射面の組合
せによってギャップ制御が行なえることについて説明す
る０ 第２図は、このようなギャップ制御に用いる装置の構成
例を示す。本装置自体の構造は、基本的には先に述べた
ような２重回折格子による位置合せ制御に用いた装置と
変わるところはない。図において、２０はウェハステー
ジ、２１はノ１−７ミラー、２２．２３は集光レンズ、
２４は信号処理制御部であｌ）、５Ａはマスクマーク、
９Ａはウェハマークである。
きわめて容易になる一方、振動機構等は一切不要である
０ 〔実施例〕 はじめに、上述したような回折格子および反射面の組合
せによってギャップ制御が行なえることについて説明す
る０ 第２図は、このようなギャップ制御に用いる装置の構成
例を示す。本装置自体の構造は、基本的には先に述べた
ような２重回折格子による位置合せ制御に用いた装置と
変わるところはない。図において、２０はウェハステー
ジ、２１はノ１−７ミラー、２２．２３は集光レンズ、
２４は信号処理制御部であｌ）、５Ａはマスクマーク、
９Ａはウェハマークである。
上記構成において、レーザ光源１を発したコヒーレント
光は、ガルバノメータや光偏向素子等からなる入射角偏
向ミラー１５で偏向され、球面ミラー１６によって反射
されて、真空吸着マスクステージ３によって保持される
マスク４上の同一点に入射する。マスク４上に作製され
たマスクマーク５Ａ上に入射した光は、ウエノ・ステー
ジ２０上に保持されるウェハ８上に作製されたウエノ・
マーク９Ａによって反射され、再度マスクマーク５Ａを
通過する。
光は、ガルバノメータや光偏向素子等からなる入射角偏
向ミラー１５で偏向され、球面ミラー１６によって反射
されて、真空吸着マスクステージ３によって保持される
マスク４上の同一点に入射する。マスク４上に作製され
たマスクマーク５Ａ上に入射した光は、ウエノ・ステー
ジ２０上に保持されるウェハ８上に作製されたウエノ・
マーク９Ａによって反射され、再度マスクマーク５Ａを
通過する。
マスク４およびウエノ・８上に作製されたマークは、第
３図に拡大して示すように、前者は透過形で、マスク４
を構成する透明基板、もしくは透明薄膜３０上に不透明
薄膜３１によって回折格子パタンを形成したもの、後者
はウェア１８上に形成した無反射薄膜３２の一部を除去
して反射面とじたものである。
３図に拡大して示すように、前者は透過形で、マスク４
を構成する透明基板、もしくは透明薄膜３０上に不透明
薄膜３１によって回折格子パタンを形成したもの、後者
はウェア１８上に形成した無反射薄膜３２の一部を除去
して反射面とじたものである。
これら両マークによって回折・反射された光は、入射光
に対して対称的な方向に回折されるプラス・マイナスの
多数の回折光となる。このうち±１次回折光はハーフミ
ラ−２１によって反射され、さらに集光レンズ２２．２
３によって、それぞれ光検出器１３．１４に導かれる。
に対して対称的な方向に回折されるプラス・マイナスの
多数の回折光となる。このうち±１次回折光はハーフミ
ラ−２１によって反射され、さらに集光レンズ２２．２
３によって、それぞれ光検出器１３．１４に導かれる。
±１次回折光は光検出器１３．１４によって回折光強度
１＋１ とｒ−１に光電変換され、さらに信号処理制御
部２４によって、信号処理されてマスクステージ３、ウ
ェハステージ２０の駆動信号になシ、マスクとウェハ間
のギャップが制御される。なお、図上実線で示される光
線は回折格子に直入射する光線であシ、破線で示される
光線は入射偏向ミラー１５によって偏向され回折格子に
斜め入射する光線である０ 直入射時における±１次回折光強度Ｉ＋１ ”１および
それらの加算信号ΣＩ：Ｉ＋１ ＋ Ｉ−ＩＫ第４図に
示すようにマスクとウェハ間のギャップ２に対して周期
的に変化し、Ｍ＝λｚ／Ｐ２＝７＋ｋ（ｋは整数）を満
たすギャップ２において最小、Ｍ−λＺ／Ｐ２＝ｋを満
たすギャップ２において最大となる。ここで、λは光の
波長で図示の例では０．６３２８μｍ、Ｐは回折格子の
ピッチで３μｍである。また、図中（イ）がＩ＋１もし
くはＩ−１，（ロ）がＩＥＩを示す。
１＋１ とｒ−１に光電変換され、さらに信号処理制御
部２４によって、信号処理されてマスクステージ３、ウ
ェハステージ２０の駆動信号になシ、マスクとウェハ間
のギャップが制御される。なお、図上実線で示される光
線は回折格子に直入射する光線であシ、破線で示される
光線は入射偏向ミラー１５によって偏向され回折格子に
斜め入射する光線である０ 直入射時における±１次回折光強度Ｉ＋１ ”１および
それらの加算信号ΣＩ：Ｉ＋１ ＋ Ｉ−ＩＫ第４図に
示すようにマスクとウェハ間のギャップ２に対して周期
的に変化し、Ｍ＝λｚ／Ｐ２＝７＋ｋ（ｋは整数）を満
たすギャップ２において最小、Ｍ−λＺ／Ｐ２＝ｋを満
たすギャップ２において最大となる。ここで、λは光の
波長で図示の例では０．６３２８μｍ、Ｐは回折格子の
ピッチで３μｍである。また、図中（イ）がＩ＋１もし
くはＩ−１，（ロ）がＩＥＩを示す。
しだがって、−周期の範囲内（１４，２μｍ）に者ツブ
をプリアライメントしておき、回折光強度が最小または
最大になるようにマスクステージ３もしくはウェハステ
ージ２０をギャップ方向に制御することによって、それ
ぞれｙｒ＝ ｋ＋−！−、Ｍ＝ ｋを満たすギャップに
容易に設定できる。ギャップの設定値を変えたい場合に
は、ピッチＰもしくはレーザの波長λを変えることによ
って簡単に行うことができる。また、レーザ光の入射角
θがｍ−２Ｐ地θ 、 ＝１を満たす角度に設定することによシ、Ｉ ＤＩ、Ｉ、においてはＭ−一十一またはＭ−■を４ 満たすギャップ点、すなわち直入射の場合の歿の周期の
点で、回折光強度はそれぞれ最小または最大値をとる。
をプリアライメントしておき、回折光強度が最小または
最大になるようにマスクステージ３もしくはウェハステ
ージ２０をギャップ方向に制御することによって、それ
ぞれｙｒ＝ ｋ＋−！−、Ｍ＝ ｋを満たすギャップに
容易に設定できる。ギャップの設定値を変えたい場合に
は、ピッチＰもしくはレーザの波長λを変えることによ
って簡単に行うことができる。また、レーザ光の入射角
θがｍ−２Ｐ地θ 、 ＝１を満たす角度に設定することによシ、Ｉ ＤＩ、Ｉ、においてはＭ−一十一またはＭ−■を４ 満たすギャップ点、すなわち直入射の場合の歿の周期の
点で、回折光強度はそれぞれ最小または最大値をとる。
したがって、これらの点においてもギャップ設定が可能
となる。
となる。
２Ｐｓｌｎθ １
一方、レーザ入射角θがｍ＝ ２ ＝丁 を満たす斜め
入射時においては、±１次回折光強度の差信号ΔＩ＝Ｉ
＋、−Ｉ−、は、第５図に示すようにＭ ＝ｋ ＋２を
満プこすギャップ２においてゼロクロスし、Ｍ＝ｋを満
たすギャップ２において零となる。したがって、Δ■が
零に近づくようにマスクステージ３もしくはウェハステ
ージ２０をギヤツブ方向に移動し、ΔＩ＝Ｏの点で停止
するという方法によって、簡単にギャップ制御できる。
入射時においては、±１次回折光強度の差信号ΔＩ＝Ｉ
＋、−Ｉ−、は、第５図に示すようにＭ ＝ｋ ＋２を
満プこすギャップ２においてゼロクロスし、Ｍ＝ｋを満
たすギャップ２において零となる。したがって、Δ■が
零に近づくようにマスクステージ３もしくはウェハステ
ージ２０をギヤツブ方向に移動し、ΔＩ＝Ｏの点で停止
するという方法によって、簡単にギャップ制御できる。
以上の結果はマスク上の回折格子マーク裏面かいる理論
式を用いてシミュレートしたものである。
式を用いてシミュレートしたものである。
マスク上の回折格子マーク裏面からの反射回折光がある
場合については、透過回折光（マスクマーク５Ａを透過
回折し、ウェハマーク９Ａによって反射され、再度マス
クマーク５Ａを透過回折する回折光）と反射回折光が干
渉し、例えば第６図に示すような回折光強度信号が得ら
れる。第６図は、波長０．６３２８μｍのＨｅ −Ｎ
ｅレーザ、３μｍピッチの回折格子を用いて、直入射時
の±１次回折光強度工＋１をギャップ２に関して実験的
にめた結果である。この検出信号は、透過回折光と反射
回折光とが干渉したλ／２周期の干渉波（イ）とその包
絡線で示されるｐ２／λ周期の包絡波（ロ）が重畳した
ものであシ、包絡波の最大値点はＭ＝ｋ（ｋは整数）を
満たすギャップ２で生じている。
場合については、透過回折光（マスクマーク５Ａを透過
回折し、ウェハマーク９Ａによって反射され、再度マス
クマーク５Ａを透過回折する回折光）と反射回折光が干
渉し、例えば第６図に示すような回折光強度信号が得ら
れる。第６図は、波長０．６３２８μｍのＨｅ −Ｎ
ｅレーザ、３μｍピッチの回折格子を用いて、直入射時
の±１次回折光強度工＋１をギャップ２に関して実験的
にめた結果である。この検出信号は、透過回折光と反射
回折光とが干渉したλ／２周期の干渉波（イ）とその包
絡線で示されるｐ２／λ周期の包絡波（ロ）が重畳した
ものであシ、包絡波の最大値点はＭ＝ｋ（ｋは整数）を
満たすギャップ２で生じている。
したがって、包絡波の最大値点Ａ、Ｂ、Ｃを検出するこ
とによってギャップ設定を行うことができる。一方、こ
の最大値点を含む干渉波を利用して、第７図に示すよう
に干渉波の最大値点よシ低い基準電圧Ｅｒを設け、検出
信号との交差点でギャップサーボを行うと、±０．０１
μｍ以下のギャップサーボを容易に実現できる。また、
サーボ点Ｓの最大値点ＭＸからのずれは、λ／ｌ ６＝
０．０４μｍ程度であ夛、総合精度として０．０５μｍ
以下のギャップ設定が可能になる。
とによってギャップ設定を行うことができる。一方、こ
の最大値点を含む干渉波を利用して、第７図に示すよう
に干渉波の最大値点よシ低い基準電圧Ｅｒを設け、検出
信号との交差点でギャップサーボを行うと、±０．０１
μｍ以下のギャップサーボを容易に実現できる。また、
サーボ点Ｓの最大値点ＭＸからのずれは、λ／ｌ ６＝
０．０４μｍ程度であ夛、総合精度として０．０５μｍ
以下のギャップ設定が可能になる。
一３°でレーザを回折格子に斜め入射した時の±１次回
折光強度の差信号ΔＩを、ギャップに関して実験的にめ
た結果である。使用したレーザ、回折格子は第６図の直
入射の場合と同じである。包絡波は、Ｍ＝ｋを満たすギ
ャップ２において、最小をな夛、この点Ａ／ 、 Ｂ／
等でギャップ設定を行う、 ことができる。第９図に、
第８図上、円で示したこの設定点付近の拡大図を示すが
、最小振幅となる干渉波の中点Ｎを検出することによっ
て、容易にギャップ設定できる。
折光強度の差信号ΔＩを、ギャップに関して実験的にめ
た結果である。使用したレーザ、回折格子は第６図の直
入射の場合と同じである。包絡波は、Ｍ＝ｋを満たすギ
ャップ２において、最小をな夛、この点Ａ／ 、 Ｂ／
等でギャップ設定を行う、 ことができる。第９図に、
第８図上、円で示したこの設定点付近の拡大図を示すが
、最小振幅となる干渉波の中点Ｎを検出することによっ
て、容易にギャップ設定できる。
なお、第６図の直入射の実施例では＋１次回折光強度工
＋１を利用した場合について述べたが、−１次回折光強
度Ｌ１もしくは±１次回折光強度の和信号１０Ｉまたは
０次の回折光強度ＩＯ等を利用しても、同様な効果が得
られる。
＋１を利用した場合について述べたが、−１次回折光強
度Ｌ１もしくは±１次回折光強度の和信号１０Ｉまたは
０次の回折光強度ＩＯ等を利用しても、同様な効果が得
られる。
このように、第１の物体に設けた回折格子と第２の物体
に設けた反射面に、レーザ光を垂直もしくは斜め入射し
たさいに生じる回折光強度信号の変化によって、高精度
のギャップ設定が可能であシ、且つ干渉波の利用によっ
て、±０．０１μｍ以下のギャップサーボを容易に実現
できる。
に設けた反射面に、レーザ光を垂直もしくは斜め入射し
たさいに生じる回折光強度信号の変化によって、高精度
のギャップ設定が可能であシ、且つ干渉波の利用によっ
て、±０．０１μｍ以下のギャップサーボを容易に実現
できる。
発明者らは、前述した特願昭５８−３１２７１１３．特
願昭５８−６３３６０ を含め、特願昭５７−２１３５
７９、特願昭５７−１８７０７８その他で、上述したと
同様の構造の位置合せ装置によシ、２重回折格子を位置
合せマークとしゼ用いてギャップの設定および位置合せ
を高精度で行なう方法を種々提案し、また昭和５８年精
機学会春季大会肯演論文集（１９８３）８２１、昭和５
８年精機学会秋季大会Ｎケ演論文集（１９８３）４１７
および４１９その他で公にしているが、上述したギャッ
プ制御法をこれらの方法に組合せ、ギャップの設定につ
いては上述した方法によシ独立に行ない、その上で２重
回折光強度によシ位置合せを行なうようにすれば、両者
の信号が完全に分離できるために信号処理が簡単になる
。この場合、２重回折格子のみを用いる場合に比べて本
発明によるギャップ設定専用の回折格子が余分に必要と
なるが、前述したように回折格子を設けるのはマスク側
のみである／ヒめ、さして負担の増加とはならない。特
に、レーザの直入射を利用する場合、例えば第１図に示
すように、位置ずれ検出用の回折格子からなるマスクマ
ーク５Ｂおよびウェハマーク９Ｂ （図示の例では特願
昭５４−１３７６６０ （特開昭５６−６１６０８）に
開示された倍ピツチマークを用いている）を、ギャップ
検出用の回折格子からなるマスクマーク５Ａおよび反射
面からなるウェハマーク９Ａと同一のレーザスポット４
０内に配置することが可能であり、この場合位置ずれ検
出点におけるギャップ値はギャップ検出点におけるギャ
ップ値にほぼ等しいと考えてよい。したがって、ギャッ
プ検出用マークによって、例えば加算信号を用いる場合
ならＭ＝にの値に設定した後、位置ずれ検出用２重回折
格子マークによシ位置合せを行なえば、容易に最大感度
の位置ずれ検出信号を得ることができ、高精度かつ高速
のギャップ・位置合せが行なえる。反面、位置ずれ検出
用マークとギャップ検出用マークとを近接して配置する
ことによシ、互いの回折光が干渉を起こす場合が考えら
れるが、図示のように両マスクマーク５Ａ、５Ｂの回折
格子方向を互いに直角に配置すれば、ギャップ検出用マ
ーク５Ａ、９Ａによる回折光４１．４２と位置ずれ検出
用マーク５Ｂ、５Ｂによる回折光４３．４４とはそれぞ
れ直角方向に出射されるので、ギャップ検出信号と位置
ずれ検出信号とを完全に分離できる。
願昭５８−６３３６０ を含め、特願昭５７−２１３５
７９、特願昭５７−１８７０７８その他で、上述したと
同様の構造の位置合せ装置によシ、２重回折格子を位置
合せマークとしゼ用いてギャップの設定および位置合せ
を高精度で行なう方法を種々提案し、また昭和５８年精
機学会春季大会肯演論文集（１９８３）８２１、昭和５
８年精機学会秋季大会Ｎケ演論文集（１９８３）４１７
および４１９その他で公にしているが、上述したギャッ
プ制御法をこれらの方法に組合せ、ギャップの設定につ
いては上述した方法によシ独立に行ない、その上で２重
回折光強度によシ位置合せを行なうようにすれば、両者
の信号が完全に分離できるために信号処理が簡単になる
。この場合、２重回折格子のみを用いる場合に比べて本
発明によるギャップ設定専用の回折格子が余分に必要と
なるが、前述したように回折格子を設けるのはマスク側
のみである／ヒめ、さして負担の増加とはならない。特
に、レーザの直入射を利用する場合、例えば第１図に示
すように、位置ずれ検出用の回折格子からなるマスクマ
ーク５Ｂおよびウェハマーク９Ｂ （図示の例では特願
昭５４−１３７６６０ （特開昭５６−６１６０８）に
開示された倍ピツチマークを用いている）を、ギャップ
検出用の回折格子からなるマスクマーク５Ａおよび反射
面からなるウェハマーク９Ａと同一のレーザスポット４
０内に配置することが可能であり、この場合位置ずれ検
出点におけるギャップ値はギャップ検出点におけるギャ
ップ値にほぼ等しいと考えてよい。したがって、ギャッ
プ検出用マークによって、例えば加算信号を用いる場合
ならＭ＝にの値に設定した後、位置ずれ検出用２重回折
格子マークによシ位置合せを行なえば、容易に最大感度
の位置ずれ検出信号を得ることができ、高精度かつ高速
のギャップ・位置合せが行なえる。反面、位置ずれ検出
用マークとギャップ検出用マークとを近接して配置する
ことによシ、互いの回折光が干渉を起こす場合が考えら
れるが、図示のように両マスクマーク５Ａ、５Ｂの回折
格子方向を互いに直角に配置すれば、ギャップ検出用マ
ーク５Ａ、９Ａによる回折光４１．４２と位置ずれ検出
用マーク５Ｂ、５Ｂによる回折光４３．４４とはそれぞ
れ直角方向に出射されるので、ギャップ検出信号と位置
ずれ検出信号とを完全に分離できる。
以上、入射光としてレーザ光（コヒーレント−ａを用い
た場合についてのみ説明したが、準単色光を用いてもほ
ぼ同様の結果が得られる。
た場合についてのみ説明したが、準単色光を用いてもほ
ぼ同様の結果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、位置ずれ検出用
の第１および第２の回折格子からなるマークに近接して
、第３の回折格子および反射面からなるギャップ検出専
用のマークを設け、ギャップ検出用マークから得られる
回折光の強度信号を利用してギャップを制御する一方、
位置ずれ検出用マークから得られる同次数の回折光強度
を演算処理した結果によって位置合せ制御するようにし
たことによシ、位置ずれ検出信号とギャップ検出信号と
が完全に分離でき、位置すれとギャップとを独立して制
御できることから制御方法が簡単となシ、高精度のギャ
ップ・位置合せ制御が高速で行なえる。しかも従来の２
重回折格子を用いたギャップ・位置合せ制御法に比較し
て回折格子の増設はマスクとウェハであればマスク側の
みでよく、プロセス上、さして負担の増加とはならず、
特に第１および第３の回折格子を同一の入射光スポット
内に配置する場合には、入射光ビームも１本で良いため
、光学系もきわめて簡単にできる利点がある。
の第１および第２の回折格子からなるマークに近接して
、第３の回折格子および反射面からなるギャップ検出専
用のマークを設け、ギャップ検出用マークから得られる
回折光の強度信号を利用してギャップを制御する一方、
位置ずれ検出用マークから得られる同次数の回折光強度
を演算処理した結果によって位置合せ制御するようにし
たことによシ、位置ずれ検出信号とギャップ検出信号と
が完全に分離でき、位置すれとギャップとを独立して制
御できることから制御方法が簡単となシ、高精度のギャ
ップ・位置合せ制御が高速で行なえる。しかも従来の２
重回折格子を用いたギャップ・位置合せ制御法に比較し
て回折格子の増設はマスクとウェハであればマスク側の
みでよく、プロセス上、さして負担の増加とはならず、
特に第１および第３の回折格子を同一の入射光スポット
内に配置する場合には、入射光ビームも１本で良いため
、光学系もきわめて簡単にできる利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は本発
明によるギャップ制御の原理を説明するための装置の構
成例を示す図、第３図はマスクおよびウェハ上に形成し
たギャップ制御用マークの拡大図、第４図はレーザ直入
射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、第５図
はレーザ斜め入射時におけるギャップ検出信号の一例を
示す図、第６図はマスク裏面反射がある場合のレーザ直
入射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、第７
図は干渉波を利用するギャップサーボの一例を説明する
だめの図、第８図はマスク裏面反射がある場合のレーザ
斜め入射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、
第９図はギャップ設定点付近の拡大図、第１０図（Ａ）
は従来の２重回折格子を用いた位置合せ装置の構成図、
同図（Ｂ）は２重回折格子の構成例を示す図、同図（Ｃ
）は反射形回折格子の他の構成例を示す図、第１１図は
±１次回折光加算強度と位置すれとの関係を示す図、第
１２図は加算強度とギャップとの関係を示す図、第１３
図は従来の位置合せ装置の他の構成例を示す図、第１４
図はギャップ検出信号を示す図である０ １・・・・レーザ光源、４・・・・マスク（第１の物体
）、５ＡΦ・・・第３の回折格子からなるギャップ検出
用のマスクマーク、５ＢΦ・・時第１の回折格子からな
る位置ずれ検出用のマスクマーク、８・・・・ウエノ・
（第２の物体）、９Ａ・＠φｅ反射面からなるギャップ
検出用のウェハマーク、９Ｂ −・・・第２の回折格子
からなる位置ずれ検出用のウェハマーク、１３．１４−
・・・光電変換器、２４・・・・信号処理制御部、３０
Φ・・・透明薄膜、３１・Φ・−不透明薄膜、３２・・
・・無反射薄膜、４０・・・−レーザスボツ）、４１，
４２・＠＠１１ギャップ検出用マークによる回折光、４
３，４４・・・拳位置ずれ検出用マークによる回折光。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山川数構（ほか１名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第７図 ｙ へ“セソフ０ 第８図 第１０図 （Ａ） （Ｂ）
明によるギャップ制御の原理を説明するための装置の構
成例を示す図、第３図はマスクおよびウェハ上に形成し
たギャップ制御用マークの拡大図、第４図はレーザ直入
射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、第５図
はレーザ斜め入射時におけるギャップ検出信号の一例を
示す図、第６図はマスク裏面反射がある場合のレーザ直
入射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、第７
図は干渉波を利用するギャップサーボの一例を説明する
だめの図、第８図はマスク裏面反射がある場合のレーザ
斜め入射時におけるギャップ検出信号の一例を示す図、
第９図はギャップ設定点付近の拡大図、第１０図（Ａ）
は従来の２重回折格子を用いた位置合せ装置の構成図、
同図（Ｂ）は２重回折格子の構成例を示す図、同図（Ｃ
）は反射形回折格子の他の構成例を示す図、第１１図は
±１次回折光加算強度と位置すれとの関係を示す図、第
１２図は加算強度とギャップとの関係を示す図、第１３
図は従来の位置合せ装置の他の構成例を示す図、第１４
図はギャップ検出信号を示す図である０ １・・・・レーザ光源、４・・・・マスク（第１の物体
）、５ＡΦ・・・第３の回折格子からなるギャップ検出
用のマスクマーク、５ＢΦ・・時第１の回折格子からな
る位置ずれ検出用のマスクマーク、８・・・・ウエノ・
（第２の物体）、９Ａ・＠φｅ反射面からなるギャップ
検出用のウェハマーク、９Ｂ −・・・第２の回折格子
からなる位置ずれ検出用のウェハマーク、１３．１４−
・・・光電変換器、２４・・・・信号処理制御部、３０
Φ・・・透明薄膜、３１・Φ・−不透明薄膜、３２・・
・・無反射薄膜、４０・・・−レーザスボツ）、４１，
４２・＠＠１１ギャップ検出用マークによる回折光、４
３，４４・・・拳位置ずれ検出用マークによる回折光。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山川数構（ほか１名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第７図 ｙ へ“セソフ０ 第８図 第１０図 （Ａ） （Ｂ）
Claims (3)
- （１）第１の物体に設けた第１の回折格子と、第２の物
体に設けた第２の回折格子とを一定のギャップをおいて
重ね、これら第１および第２の回折格子にコヒーレント
光もしくは準単色光を入射し、両回折格子によって生じ
た回折光の強度の変化によって第１の物体と第２の物体
の相対変位を検出して位置合せする方法において、第１
の物体に設けた位置ずれ検出用の第１の回折格子の近傍
にギャップ検出用の第３の回折格子を設け、第２の物体
には位置ずれ検出用の第２の回折格子の近傍に上記第３
の回折格子に対応してギャップ検出用の反射面を設け、
第３の回折格子にコヒーレント光もしくは準単色光を入
射し、第３の回折格子および反射面でそれぞれ回折・反
射された回折光の強度信号の変化から、第１の物体と第
２の物体間のギャップ制御を行なうとともに、第１およ
び第２の回折格子によって入射光に対して対称的な方向
に回折された同次数の回折光強度と演算処理し、当該演
算強度の変化によって第１の物体と第２の物体間の相対
位置ずれ変位を検出し位置合せ制御することを特徴とす
る組合せ回折格子によるギャップ・位置合せ制御法。 - （２）位置ずれ検出用の第１の回折格子とギャップ検出
用の第３の回折格子とを、コヒーレント光もしくは準単
色光の同一スポット内に配置することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の組合せ回折格子によるギャップ
・位置合せ制御法。 - （３）位置ずれ検出用の第１および第２の回折格子とギ
ャップ検出用の第３の回折格子とを方向が互いに直角と
なるように配置することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の組合せ回折格子によるギャップ・位置合せ制
御法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59199433A JPS60173837A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 組合せ回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
| US06/695,698 US4656347A (en) | 1984-01-30 | 1985-01-28 | Diffraction grating position adjuster using a grating and a reflector |
| CA000473187A CA1226682A (en) | 1984-01-30 | 1985-01-30 | Method of adjusting relative positions of two objects by using diffraction grating and control apparatus |
| EP85300622A EP0151032B1 (en) | 1984-01-30 | 1985-01-30 | Method of adjusting relative positions of two objects by using diffraction grating and control apparatus therefor |
| DE3587921T DE3587921T2 (de) | 1984-01-30 | 1985-01-30 | Verfahren für die gegenseitige Ausrichtung zweier Objekte mittels eines Beugungsgitters, sowie die Steuervorrichtung dafür. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59199433A JPS60173837A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 組合せ回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59014692A Division JPS60173835A (ja) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | 回折格子によるギヤツプ制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173837A true JPS60173837A (ja) | 1985-09-07 |
| JPH0582727B2 JPH0582727B2 (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=16407735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59199433A Granted JPS60173837A (ja) | 1984-01-30 | 1984-09-26 | 組合せ回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173837A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0462599A2 (en) * | 1990-06-19 | 1991-12-27 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for etch rate monitoring |
| US5337144A (en) * | 1990-06-19 | 1994-08-09 | Applied Materials, Inc. | Etch rate monitor using collimated light and method of using same |
| KR100697095B1 (ko) * | 2004-02-06 | 2007-03-20 | 주식회사 토이랩 | 조립식 크린 벤치 |
| JP2007149722A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Canon Inc | 加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールド |
-
1984
- 1984-09-26 JP JP59199433A patent/JPS60173837A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0462599A2 (en) * | 1990-06-19 | 1991-12-27 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for etch rate monitoring |
| US5337144A (en) * | 1990-06-19 | 1994-08-09 | Applied Materials, Inc. | Etch rate monitor using collimated light and method of using same |
| KR100697095B1 (ko) * | 2004-02-06 | 2007-03-20 | 주식회사 토이랩 | 조립식 크린 벤치 |
| JP2007149722A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Canon Inc | 加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582727B2 (ja) | 1993-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |