JPS62190725A - 二重回折格子による位置合せ方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体等の焼付は装置において二重回折格子
によりウェハ上のパターンとマスクパターンの位置合わ
せを行う方式に関する。

（従来の技術） 従来から、半導体等の焼付は装置において二重回折格子
を用いてウェハ上のパターンとマスクパターン間のギャ
ップ調整や位置合わせを行う方式％式％ このような従来公知の位置合せ方式としては、例えば特
開昭８０−７７４２３＠公報および特開昭５６−１２２
１２８号公報に記載された位置合わせ方式がある。

特開昭８０−７７４２３８公報に記載された位置合わせ
方式は、コヒーレント光もしくは単色光をマスク上に設
けた第１の回折格子とウェハ上に設けた第２の回折格子
に垂直に入射させ、入射光に対して対称的な方向に回折
された全ての同次数の回折光強度を加算処理し、この加
算強度の変化によってマスクとウェハ間のギャップおよ
び相対変位を検出し位置合せする方式である。

以下第８図および第９図を参照してこの方式を説明する
。

第８図において、符号１はウェハ、２はウェハに設けた
回折格子、３はマスク、４はマスク３に設けた回折格子
、５はレーザ光源、６．７は検出器、８は加算器、９は
マスク微調ステージ、１〇はウェハ微調ステージである
。

この構成において、レーザ光源５から発したコヒーレン
ト光は、マスク３上の回折格子４に入射する。マスク３
の回折格子４によって回折した光は、微調ステージ１０
上に保持されたウェハ１の回折格子２で反射し、再度マ
スク３上の回折格子４を通過する。これらウェハ１およ
びマスク３の回折格子２．４で回折した光のうち、＋１
次と一１次の回折光のみを検出器６．７で受け、その光
強度を電気信号に変換する。

次に加算器８で＋１次の回折光強度Ｔ＋＋と一１次の回
折光強度Ｉ−＋を加算し、ΣＩ−１＋＋　＋Ｉ−＋を求
める。

この加算強度ΣＩのギャップＺに対する変化は、第９図
に示すように、Ｐ２／λごとにピークを持つ信号と、マ
スク３の裏面すなわち回折格子４を設けた面における反
射の影響で生ずるλ／２を周期とする信号とが重畳した
信号として示される。

Ｐ２／λ、２Ｐ２／λ、・・・でピークをもつ信号は、
マスク裏面での反射を零とした理想条件下で得られるも
のであり、この信号をλ／２で変化する信号を積分器等
によって処理することにより、その包絡線として得るこ
とができる。したがって、この包絡線を監視しながらそ
の最大値にギャップＺを調整することによってＰ２／λ
、２Ｐ２／λ、・・・のギャップ値に設定することがで
きる。

したがってこの位置合わせ方式では、またレジストの影
響を受けず、またギャップの影響を受けない利点がある
。

また特開昭５６−１２２１２８号公報には、ウェハ上と
マスク上に形成された位置合わせ用のパターンのうち一
方のパターンをあらかじめ定められたピッチとし、他方
のパターンを同一のピッチで繰り返される約半数の第１
のパターンの組と、この第１のパターンのピッチと１７
２ピッチだけ位相をずらし、かつピッチ間隔を第１のパ
ターンと同一とした第２のパターンの組とから構成する
ことにより、“０″電位による位置合わせを可能にした
ものである。

この方式を第１０図ないし第１２図を参照して説明する
。

第１０図において、符号１１はパターン投影用のレンズ
、１２はマスク、１３はウェハ、１４．１５．１６はパ
ターン焼き付は用の光の方向を示す。また１７はレーザ
光源であり、１８は発射されたレーザ光の軌跡、１９は
このレーザ光の正反射した軌跡、２０はウェハ上のパタ
ーンで乱反射した光の軌跡、２１はウェハ上のパターン
がレンズ１１を通してマスク１２に投影する光の軌跡で
ある。　この構成において、ウェハ１３上の位置合わせ
用のパターンはレーザ光源１７からのレーザ光で照射さ
れ検出器２２Ａおよび２２Ｂで光の強さが検出される。

第１０図では１個しか示していないが、実際にはパター
ンに沿って２個配置されている。

第１１図はウェハ上に形成された位置合わせ用のパター
ンの一例を示すもので、２３がマスク上のパターン、２
４がウェハ上のパターンであってこれらのパターンの間
隔は同一とされている。なおマスク上のパターン２３と
ウェハ上のパターン２４とは逆であっても差支えない。

図中２５は反射部分、２６は非反射部分である。マスク
上のパターン２３の部分には２７．２８で示す多数の光
を通過させる窓と非透過部分とが同一間隔で、かつＡ、
Ｂの部分で１／２ピッチ位相をずらせて形成されている
。そして、ウェハ１３上のパターン２４の反射部分２５
から発した光は、マスク上の窓２７または２８を通って
、窓２７を通った光は検出器２２Ａに、窓２８を通った
光は検出器２２Ｂに検出されるようになっている。

第１１図の状態では、ウェハ上のパターンとマスク上の
パターンとがＡの範囲においては完全にあい、Ｂの部分
では完全にずれているため、検出器２２Ａの出力は最大
となり、検出器２２Ｂの出力は最低となる。次にウェハ
を矢印Ｘの方向に動かしていくと、Ａの範囲では窓２７
と反射部分２５の重なりが徐々に減少していくため、検
出器２２Ａの出力は徐々に減少していき、Ｂの範囲では
窓２８と反射部分２５の重なりが徐々に増加していくた
め、検出器２２Ｂの出力は徐々に増加していく。そして
ウェハが矢印Ｘ方向に１７２ピッチだけ動いたときに、
検出器２２Ａ、２２Ｂの出力は完全に逆転し、１ピッチ
動くと上記の関係は元に戻る。

第１２図（ａ）は上記の検出器２２Ａ、２２Ｂの出力電
圧と矢印Ｘ方向へのウェハの移動量の関係を示したもの
であり、横軸がウェハの移動量を示し、縦軸は検出器の
出力電圧を示す。図中Ｗ１が検出器子２２Ａの出力電圧
を示し、Ｗ２が検出器２２Ｂの出力電圧を示している。

同図において、ａおよびｂで示す点は、ウェハとマスク
が第１１図の位置関係にあるときのもので、ウェハが第
１１図の矢印Ｘ方向へ移動するにつれて、検出器の出力
電圧は第１２図（ａ）の矢印Ｘで示す方向に変っていく
。Ｃの点は、ウェハが１／２ピッチだけ動いたときの各
検出器の出力電圧である。

次に第１２図（ｂ）のＷ３で示すカーブは、検出器２２
Ａの出力電圧と検出器２２Ｂの出力電圧を減算器で減算
処理したカーブである。同図から明らかなように、この
カーブはＯを中心として正負に振れるものとなる。ここ
でｎで示す点は検出器２２Ａと２２８の出力電圧が等し
いとき、すなわちウェハがＸ方向に１７２ピッチだけ動
いたときのものである。

したがってこの状態を位置合わせのできた状態としてお
けば、第１２図（ｂ）の“０゛′電位を参照してマスク
とウェハの位置合わせを行うことができる。

ところで一般にウェハ上の反射部は位置によって反射率
に若干の差があり、またパターン配列方向と直角の方向
へのずれも考えられ、ざらにレーザ光源も時間とともに
光量が変、化することが考えられるが、こ方式ではＡの
部分とＢの部分とは互いの変化分が相殺されるのでＳ／
Ｎ比が良く、物体および入射光の変化の影響を受けない
という利点がある。またこの方法は反射光のみを利用す
るのでマスクとウェハ間のギャップの影響を受けないと
いう利点もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭６０−７７４２３号公報に記載さ
れた位置合わせ方式は、検出信号のＳ／Ｎ比が悪く、物
体および入射光の強弱の変化の影響を受は易く、さらに
ギャップの調整が±１μ而以面にない場合、信号の検出
レベルが極端に悪くなり位置合わせが難しくなるという
難点がある。

また特開昭５６−１２２１２８号公報に記載された位置
合わせ方式は、検出精度が±０．０２〜±０．０３μｍ
とそれほど良くはなく、またレジストの影響を受けやす
いという欠点があり、さらにギャップの検出ができない
という難点もある。

本発明は、このような従来の難点を解消すべくなされた
もので、上述した各位置合せ方式の欠点がそれぞれ他方
の長所となっている点を利用して、両者の組合せにより
従来の欠点のない位置合わせ方式を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の位置合わせ方式は、次の各方式を含んでいる。

（イ）マスクとウェハ上に同一ピッチで同一位相の回折
格子を形成し、これらの回折格子にコヒー−１２＝ レフト光もしくは準単色光を入射し前記各相の回折格子
群によって生じた反射光と同次数の回折光とを加算処理
し、この加等値の変化によってマスクとウェハ間のギャ
ップ調整および位置合わせを行う方式。

（ロ）マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他方の上に同一
のピッチで繰り返される第１の回折格子群と、この第１
の回折格子群のピッチとほぼ１／２ピッチだけ位相をず
らし、かつピッチ間隔を第１の回折格子群と同一とした
第２の回折格子群とから構成された回折格子を形成し、
一方の回折格子と他方の各回折格子群からなる各組にコ
ヒーレント光もしくは準単色光を入射し各回折格子の組
で生じた同次数の回折光をそれぞれの組単位に加算処理
し、さらに前記回折光の加算処理した結果の各組の差を
求めてマスクとウェハ間のギャップ調整および位置合わ
せを行う方式。

（ハ）マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他　１３一 方の上に同一のピッチで繰り返される第１の回折格子群
と、この第１の回折格子群のピッチとほぼ１／２ピッチ
だけ位相をずらし、かつピッチ間隔を第１の回折格子群
と同一とした第２の回折格子群とから構成された回折格
子を形成し、一方の回折格子と他方の各回折格子群から
なる各組にコヒーレント光もしくは準単色光を入射し各
回折格子の組で生じた反射光と同次数の回折光をそれぞ
れの組単位に加算処理し、さらに前記反射光と回折光の
加算処理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間
のギャップ調整および位置合わせを行う方式。

（ニ）マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他方の上に同一
のピッチで繰り返される第１の回折格子群と、この第１
の回折格子群のピッチとばぼ１／２ピッチだけ位相をず
らし、かつピッチ間隔を第１の回折格子群と同一とした
第２の回折格子群とから構成された回折格子を形成し、
一方の回折格子と他方の各回折格子群からなる各組にコ
ヒーレフト光もしくは準単色光を入射し各回折格子の組
で生じた同次数の回折光をそれぞれの相単位に加算処理
し、ざらに反射光の各組の差と前記回折光の加算処理し
た結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャップ
調整および位置合わせを行う方式。

（作用） （イ）の方式によれば、特開昭６０−７７４２３＠公報
に記載された位置合わせ方式の利点が得られる他、この
方法によりギャップの影響を緩和することができる。

また（口）の方式によれは、ギャップの影響を受ける点
を除き特開昭５６−１２２１２８号公報に記載された方
式の利点が得られる他、この方法で欠点とされていた検
出精度を向上させ、レジストの影響を解消し、さらにギ
ャップの検出も可能になる。

（ハ）の方式によれば特開昭６０−７７４２３号公報に
記載された方式の利点と特開昭５６−１２２１２８号公
報に記載された方式の利点のいずれも得ることができる
。ざらにまた（二）の方式によれば、（ハ）の方式の利
点が得られる他、反射光の各組の差を粗調整に用い、同
次数の回折光の加算処理した各組の結果の差を微調整に
用いることができ、迅速でかつ高精度の位置合わせを行
なうことが可能となる。

（実施例） 第１図は、本発明に係る位置合わせ方式の一実施例を示
す構成図である。

第１図において１０１は、これから焼き付けるパターン
の原版マスク、１０２はパターンの焼き付けが行なわれ
るウェハを示す。１０３はマスク上の回折格子のピッチ
であり、Ｐ＝　３μｍ程度に設定されている。

そしてマスク１０１上の回折格子１０４のピッチはウェ
ハ１０２の回折格子１０５のピッチと同一ピッチとされ
ている。

マスク１０１上の回折格子１０４は非反射、非透過膜か
らなり、マスク１０１上部からの入射光線に対して無反
射で、かつ入射光線を透過させないようになっており、
マスク１０１の回折格子１Ｏ４のパターンがない部分が
透過部分となっている。

ウェハ１０２上の回折格子１０５は無反射膜からなり、
回折格子１０５のパターンがない部分が反射部分となっ
ている。従ってマスクの上部よりこれらの回折格子を見
た場合、マスク１０１とウェハ１０２間の相対位置関係
をずらしていくと位置によりマスク１０１の回折格子の
パターンがない窓（透過部分）からウェハ１０２上の反
射部分（明るい部分）と非反射部分（暗い部分）が交互
に観察され、位置合わせがなされた状態ではマスク１０
１の回折格子の窓からウェハ１０２上の反射部分のみが
見えるようにされている。

第１図において、１０６は例えばレーザ発光装置であり
、レーザ光線はビームスプリッタ１０７で反射され、マ
スク１０１の上部より垂直に入射するようになっている
。

このレーザ光線により、正反射光（０次光）１０８がビ
ームスプリッタ１０７を透過して検出器１０９で検出さ
れる。また−１次回折光１１０および＋１次回折光１１
１はそれぞれ検出器１１２．１１３で検出される。検出
器１０９．１１２．１１３の出力は、加鋒器１１４で加
算され位置合わせ信号として使用される。

次に第２図により、各検出器の波形を説明する。

第２図（ａ）は、検出器１０９の出力波形Ｗ１を示して
おり、第２図（ｂ）は、検出器１１２と１１３の出力波
形Ｗ２を示している。

第２図（ｂ）の波形は第２図（ａ）の波形と全く同一の
関係になっているが、第２図（ａ）はレジスト表面での
反射のため常に十電位となっているのに対して、第２図
（ｂ）の場合には正反射光を検出していないため、レジ
スト表面での反射に無関係であり、したがって波形の最
小値は＃　０１１電位となっている。

第２図（Ｃ）は、第２図（ａ）および第２図（ｂ）に示
す波形を加棹器１１４で加詐した結果の波形Ｗ３を示し
ている。

ここで第２図（ａ）が正反射光であるため、波形Ｗ１は
マスク１０１とウェハ１０２間のギャップの影響を受け
ず、波形Ｗ１の撮幅は加算器１１４で加算するまえにビ
ームスプリッタ１０７の透過率を変えるかまたは電気的
に減衰させてから加算することが可能であり、正反射光
の加算レベルをウェハ１０２上のレジストの状態に応じ
て適当なレベルに変更することが可能である。

一方、第２図（ｂ）の波形Ｗ２はレジストの影響は受け
ないが逆にマスク１０１とウェハ１０２間のギャップｑ
の変動による影響を受は易く、ギャップｑが１μｍ以内
にないと正常の出力波形は得られにくいという欠点があ
る。

従って第２図（ｂ）の波形Ｗ２はギャップＱにより変動
しても、加算器１１４にはギャップｑと無関係な成分と
して第２図（ａ）の波形が加算されているため、第２図
（Ｃ）の波形Ｗ３に対するギャップｑの影響は緩和され
る。

またこの実施例では、位置合わせの１つの方法として、
位置合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、位置
合わせ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成分の
比率を大きくすることによリ、迅速でかつ高精度の位置
合わせを行なうことが可能となる。

一般に第１図のギャップｑとレーザ光線の波長および回
折格子のピッチＰとの関係を示す式として（１）式が知
られている。

ｑ−Ｐ２／λ　　　・・・・・・・・・（１）この実施
例の場合のギャップｑの値とト１ｅ−Ｎｅレーザ（波長
０．６３２８μｍ）の波長の値とを（１）式に代入する
と、 ｑ−（３μｍ　＞　２／　０．６３２８μｍ＝１４．２
２μｍとなり、ｑ＝１４．２２μｍで±１次回折光の強
度が最大となることがわかる。

第３図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。

第３図のマスク１０１、つ■ハコ０２、回折格子の構造
およびピッチは、第１図に示した実施例と同じであるが
、この実施例ではマスク１０１上の回折格子１０４はＡ
とＢの２つの格子群に分割されている。

またウェハ１０２上の回折格子１０５のピッチもマスク
１０１の回折格子１０４のピッチと同一ピッチとされ、
かつウェハ１０２上の回折格子１０５もマスク１０１の
回折格子群Ａ、Ｂに対応してその配列方向に２組設けら
れている。そしてこれらの回折格子Ａ、Ｂは、後述する
ように、位置合せされた状態では、回折格子群Ａと回折
格子群Ｂとの対応関係が、互いにで１７２ピッチずれた
状態となるように形成されている。

マスク１０１の上部よりこれら回折格子群Ａ１Ｂを見た
場合、第４図に示すように、マスク１０１とウェハ１０
２間の位置関係を調整することによりマスク１０１の格
子の窓（透過部分）Ｘからウェハ１０２上の反射部分（
明るい部分）Ｙ＋と非反射部分（暗い部分）Ｙ２が観察
されるが、位置合わせされた状態では、回折格子群へと
回折格子群Ｂでは、反射部分Ｙ１と非反射部分Ｙ２の配
置の状態が逆になっている。

すなわち、回折格子群Ａにおいて反射部分Ｙ１だけが見
えているときには、回折格子群Ｂでは非反射部分Ｙ２だ
けが現れ、逆に回折格子群Ａにおいて非反則部分Ｙ２だ
けが見えているときには、回折格子群Ｂでは反射部分Ｙ
１だけが現れるように、回折格子１０５．１０６の対応
関係が、回折格子群へと回折格子群Ｂで１７２ピッチず
れた状態とされている。

第３図において、レーザ発光装置１０６から発射された
レーザ光線はビームスプリッタ１０７ａおよび１０７ｂ
で反射され、マスク１０１上部より垂直に入射する。

このレーザ光線により、正反射光１０８ａ、１０８ｂが
ビームスプリッタ１０７ａ、１０７ｂをそれぞれ透過し
て検出器１０９ａ、１０９ｂで検出される。また−１次
回折光１１０ａ、１１０ｂおよび＋１次回折光１１１ａ
、１１１ｂはそれぞれ検出器１１２ａ、１１２ｂ、１１
３ａ、１１３ｂに検出される。これらの検出器の出力は
、回折格子群Ａの１０９ａ、１１２ａ１１１３ａの出力
が加算器１１４ａで加算され、回折格子群Ｂ部の１０９
ｂ１１１２ｂ、１１３ｂの出力が加算器１１４ｂで加算
される。そして加算器１１４ａと加粋器１１４ｂの出力
は減算器１１５で減算され位置合わせ信号として使用さ
れる。

次に第５図により、各検出器の波形を説明する。

第５図（ａ＞は、検出器１０９ａの出力波形Ｗ１ａと、
検出器１０９ｂの出力波形Ｗ１ｂを示すものである。第
５図（ａ）に示すように出力波形Ｗ１ａとＷ’ｌｂは位
相が１／２ピッチずれた波形になっており、ウェハ１０
２の回折格子位置を移動した場合の出力波形Ｗ１ａとＷ
ｌｂの増減方向は全く逆になっている。

第５図（ｂ）は、検出器１１２ａと１１３ａ（７）出力
波形Ｗ２ａと、検出器１１２ｂと１’１３ｂ（７）出力
波形Ｗ２ｂを示すものである。

第５図（ｂ）の波形は第５図（ａ）の波形と全く同一の
関係になっているが、第５図（ｂ）の場合には正反射光
を検出していないため、レジスト表面での反射に無関係
であり、波形の最小値は“０パ電位となっている。

第５図（Ｃ）は、第５図（ａ）および第５図（ｂ）に示
す実線波形（回折格子群Ａの各出力）を加算器１１４ａ
で加算し、第５図（ａ）および第５図（ｂ）に示す破線
波形（回折格子群Ｂの各出力）を加算器１１４ｂで加算
した結果を、さらに減算器１１５により加算器１１４ａ
の出力から加算器１１４ｂの出力を減算した結果の波形
Ｗ３ａｂを示すものである。

第５図（Ｃ）に示すように、減算器１１５の出力は十Ｖ
と一■の間を変化する波形となっていて、位置合わせ点
を電位“Ｏｔ＋に設定することができる。

この実施例では電位“Ｏ″で位置合わせが行なわれるた
め、第５図（ａ）と（ｂ＞の波形の振幅が変動しても電
位ｉｔ　０１ＬＩの位置は影響を受けることはなく、従
ってこの実施例においては、Ｓ／Ｎ比が大幅に向上して
いる。

また第５図（ａ）の波形は正［＝ｌ先のものであるため
、マスク１０１とウェハ１０２間のギャップｑの影響を
受けず、波形Ｗ１ａとＷｌｂの振幅は加算器１１４ａお
よび１１４ｂで加算するまえにビームスプリッタ１０７
ａおよび１０７ｂの透過率を変えるか、または電気的に
減衰させてから加算することが可能であり、正反射光の
加算レベルをウェハ１０２上のレジストの状態に応じて
変更ることか可能である。

第５図（ｂ）の波形Ｗ２ａ、Ｗ２ｂはレジストの影響は
受けないが、逆にマスク１０１とウェハ１０２間のギャ
ップｑの変動を受は易く、ギャップΩが１μｍ以内にな
いと正常の出力波形は得られにくいという欠点がある。

このため第３図（ｂ）の波形はギャップｑにより変動す
るが、加算器１１４ａおよび１１４ｂにはギャップΩに
無関係な成分として第３図（ａ）の正反射による波形を
加算しているため、ギャップｑの影響は緩和される。ま
た第３図（Ｃ）で電位“０″で位置合わせの検出を行な
うことによってもギャップの影響は除くことができる。

この実施例でも、第１図に示した実施例と同様に、位置
合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、位置合わ
せ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成分の比率
を多くしていって迅速でか　２５　一 つ高精度の位置合わせを行なうことが可能である。

さらに、第１図の実施例で説明したように、ト１ｅ−Ｎ
ｅレーザ（波長０．６３２８　ａ　ｍ　）を用いた場合
、Ｑ＝１４．２’２μｍで±１次回折光の強度が最大と
なる。

第６図は本発明のさらに他の実施例の構成を示す図であ
る。なお以下の実施例の説明では、第３図と同一部分に
同一符号を付して重複する説明を省略する。

この実施例は、検出器１０９ａおよび１０９ｂを省略し
た点を除いて第３図示した実施例と同じ構成である。し
たがってこの実施例ではマスク１０１とウェハ１０２の
ギャップ調整および位置合わせが、±１次回折光１１０
ａ、１１１ａ、１１ｏｂ、１１１ｂのみで行なわれる。

この実施例でも、“Ｏ″電位検出して位置合わせを行っ
ているので、Ｓ／Ｎ比が良く、しかも従来方式に比べて
ギャップによる影響も少ないという利点がある。

第７図は本発明のざらに他の実施例の構成を示す図であ
る。この実施例では、検出器１０９ａと１０９ｂの出力
を減算器１１６ａで減算し、また±１次回折光１１ａ、
１１１ａおよび１１０ｂ。

１１１ｂのみをそれぞれ加粋した加輝器１１４ａ。

１１４ｂの出力を減算器１１６ｂで減算して、正反射光
の検出および演算と±１次回折光の検出および演篩とを
別々に行なわせて、正反射光の演緯結果を粗調整用に使
用し、±１次回折光の演騨結果を微調整用に使用するよ
うに構成されている。

この実施例は、第３図に示した方式の利点を備えている
他、位置合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、
位置合わせ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成
分の比率を大きくしていって迅速でかつ高精度の位置合
わせを行なうことが可能となる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においてはマスク面に垂直
に入射した検出光の正反射光がギャップの影響を受けな
い半面、レジストの影響を受ける性質と、回折光がレジ
ストの影響を受けず高い検出精度を期待できるが逆にマ
スクとウェハ間のギャップの変動の影響を受は易いとい
う性質とを利用し、かつ回折格子の分割による“０″電
位検出技術を組合わせて用いたのでその実施態様に応じ
て次のような効果を１ｑることができる。

（１）検出精度が良好で、±０．０１μｍ程度まで期待
できる。

（２）レジストの影響を受けにくい。

（３）マスクとウェハ間のギャップの検出を行うことが
できる。

（４）検出信号のＳ／Ｎ比が良好であり、マスクやウェ
ハあるいは入射光の強弱の影響を受けにくい。

（５）ギャップの影響を受けることなく水平方向の位置
合わせを独立して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図（ａ）、（
ｂ）、（Ｃ）は第１図に示した各検出器で検出される波
形を示した波形図、第３図は本発明の他の実施例を示す
構成図、第４図はこの実施例においてマスクおよびウェ
ハに形成された同折格子の位置合わせが行われた状態を
示す平面図、第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は第３図に
示した実施例の各検出器で検出される波形を示した波形
図、第６図および第７図はそれぞれ本発明のさらに他の
実施例の構成図、第８図従来の回折格子を用いた位置合
わせ方式の構成図、第９図は他の従来の位置合わせ方式
の構成図、第１０図は本発明にも適用されるマスクとウ
ェハの位置合せ方式の構成図、第１１図は従来の繰返し
パターンの一例を示す図、第１２図は（ａ）、（ｂ）は
第１０図に示した実施例の各検出器で検出される波形を
示した波形図である。 １０１・・・・・・・・・・・・マスク１０２・・・・
・・・・・・・・ウェハ１０３・・・・・・・・・・・
・回折格子のピッチ１０４．１０５・・・・・・・・・
・・・回折格子１０６・・・・・・・・・・・・レーザ
発光装置１０７．１０７ａ、１０７ｂ ・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ１０８．１
０８ａ、１０８ｂ ・・・・・・・・・・・・正反射光（０次光）１０９．
１０９ａ、１０９ｂ、１１２．１１２ａ、１１２ｂ、１
１３．１１３ａ。 １１３ｂ・・・・・・・・・・・・検出器１１０．１１
０ａ、１１０ｂ ・・・・・・・・・・・・−１次回折光１１１．１１１
ａ、１１１ｂ ・・・・・・・・・・・・＋１次回折光１１４．１１４
ａ、１１４ｂ 加輝器 ＷＬＷ２、Ｗ３、Ｗｌａ、Ｗｌ　ｂ。 Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ３ａｂ。 ・・・・・・・・・・・・出力波形 １１５・・・・・・・・・・・・・・・減算器出願人　
　　東京エレクトロン株式会社代理人弁理士　　須　山
　佐　− ８ト旭＠＆ 第１０図 第１２図 第１１図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク上に設けた回折格子と、ウェハ上に設けた
   回折格子を一定のギャップをおいて重ね、これらの回折
   格子にコヒーレント光もしくは準単色光を入射し前記各
   組の回折格子群によって生じた反射光または回折光の強
   度の変化によってマスクとウェハの相対変位を検出して
   位置合わせする位置合わせ方式において、反射光と同次
   数の回折光とを加算処理し、この加算値の変化によつて
   マスクとウェハ間のギャップ調整および位置合わせを行
   うことを特徴とする二重回折格子による位置合わせ方式
   。
2. （２）反射光の強度が、適度に減衰されて加算されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二重回折格
   子による位置合わせ方式。
3. （３）マスク上に設けた第１と第２の回折格子と、ウェ
   ハ上に設けた第３と第４の回折格子を一定のギャップを
   おいて重ね、これら第１ないし第４の各回折格子にコヒ
   ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
   子群によって生じた反射光または回折光の強度の変化に
   よってマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
   する位置合わせ方式において、前記第１の回折格子と第
   ３の回折格子の組の対応関係と、前記第２の回折格子と
   第４の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ１／２
   ピッチずれた位置関係とし、かつ同次数の回折光をそれ
   ぞれの組単位に加算処理し、さらに前記回折光の加算処
   理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャ
   ップ調整および位置合わせを行うことを特徴とする二重
   回折格子による位置合わせ方式。
4. （４）マスク上に設けた第１と第２の回折格子と、ウェ
   ハ上に設けた第３と第４の回折格子を一定のギャップを
   おいて重ね、これら第１ないし第４の各回折格子にコヒ
   ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
   子群によって生じた反射光または回折光の強度の変化に
   よってマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
   する位置合わせ方式において、前記第１の回折格子と第
   ３の回折格子の組の対応関係と、前記第２の回折格子と
   第４の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ１／２
   ピッチずれた位置関係とし、かつ反射光と同次数の回折
   光をそれぞれの組単位に加算処理し、さらに前記加算処
   理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャ
   ップ調整および位置合わせを行うことを特徴とする二重
   回折格子による位置合わせ方式。
5. （５）反射光の強度が適度に減衰されて加算されること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の二重回折格子
   による位置合わせ方式。
6. （６）マスク上に設けた第１と第２の回折格子と、ウェ
   ハ上に設けた第３と第４の回折格子を一定のギャップを
   おいて重ね、これら第１ないし第４の各回折格子にコヒ
   ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
   子群によつて生じた反射光または回折光の強度の変化に
   よつてマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
   する位置合わせ方式において、前記第１の回折格子と第
   ３の回折格子の組の対応関係と、前記第２の回折格子と
   第４の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ１／２
   ピッチずれた位置関係とし、かつ同次数の回折光をそれ
   ぞれの組単位に加算処理し、さらに反射光の各組の差と
   前記回折光の加算処理した結果の各組の差を求めてマス
   クとウェハ間のギャップ調整および位置合わせを行うこ
   とを特徴とする二重回折格子による位置合わせ方式。
7. （７）反射光の各組の差を粗調整に用い、同次数の回折
   光の加算処理した各組の結果の差を微調整に用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の二重回折格子
   による位置合わせ方式。