DE3587921T2

DE3587921T2 - Verfahren für die gegenseitige Ausrichtung zweier Objekte mittels eines Beugungsgitters, sowie die Steuervorrichtung dafür.

Info

Publication number: DE3587921T2
Application number: DE3587921T
Authority: DE
Inventors: Kimiyoshi Isehara-Shi Kanagawa Deguchi; Makoto B-219 2-183 Sobudai Zama-Shi Kanagawa Iki; Nobuyuki Isehara-Shi Kanagawa Takeuchi; Atsunobu Isehara-Shi Kanagawa Une
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2005-01-31
Also published as: EP0151032B1; EP0151032A3; US4656347A; CA1226682A; EP0151032A2; DE3587921D1

Description

Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Steuerung des Abstands zwischen zwei Objekten unter Verwendung eines Beugungsgitters, ein Verfahren zur Ausrichtung der beiden Objekte relativ zueinander unter Nutzung des Verfahrens zur Messung und Steuerung des Abstands und eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren, wobei diese Verfahren und die Vorrichtung bei einer Bestrahlungseinrichtung zur Herstellung von Halbleiter-ICs (integrierten Schaltkreisen) und -LSIs (hochintegrierten Schaltkreisen), einer Muster- Auswertungsvorrichtung, einer Mikroabstands-Meßvorrichtung oder einem Hochpräzisions-Ausrichtgerät angewendet werden.
Es wurde eine Röntgenbestrahlungsvorrichtung als Einrichtung zur Herstellung Submikromuster in einer Massenproduktionslinie und zur Mikromusterung von Halbleiter-ICs und -LSIs entwickelt. Bei einer herkömmlichen, eine divergierende Röntgenstrahlungsquelle verwendenden Röntgenstrahlvorrichtung muß die Hochpräzisionsausrichtung (nachfolgend wird hier von Ausrichtung oder Querausrichtung gesprochen) einer vorbestimmten Position einer Maske mit einer entsprechenden Position eines Wafers zwangsläufig auf zweidimensionale Art durchgeführt werden. Gleichzeitig muß eine weitere Ausrichtung vorgenommen werden, bei der ein Abstand, d. h. der Zwischenraum zwischen der Maske und dem Wafer, mit hoher Genauigkeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird.
Ein herkömmliches Querausrichtungsverfahren wird als Doppel- Beugungsgitter-Verfahren in J. Vac. Sci., Band 19, Nr. 4, Nov./Dez. 1981, S. 1214-1218, beschrieben. Gemäß diesem Doppel-Beugungsgitter-Verfahren trifft ein Laserstrahl einer Laserquelle auf ein auf der Maske gebildetes Maskenzeichen (Marke oder Markierung) zur Positionsfehlerfeststellung, wird durch ein auf dem Wafer gebildetes Positionsfehlererfassungs- Waferzeichen reflektiert und durchläuft dann wieder das Positionsfehlerfeststellung-Maskenzeichen. Die Masken- und Waferzeichen (Marken) umfassen jeweils Beugungsgitter. Im besonderen umfaßt das Maskenzeichen ein Transmissions-Beugungsgitter, während das Waferzeichen ein Reflexions-Beugungsgitter einschließt.
Unter den durch die positionsfehlererfassenden Masken- und Waferzeichen gebeugten Lichtkomponenten treffen positive und negative Lichtkomponenten erster Ordnung, die symmetrisch um das einfallende Licht gebeugt werden, jeweils auf photoelektrische Transducer. Die photoelektrischen Transducer wandeln die reflektierten Lichtstärke- oder -intensitätskomponenten I+1 und I-1 in elektrische Signale um. Der Unterschied ΔI (= I+1 - I-1) zwischen diesen Signalen wird berechnet, und es kann entsprechend dem Unterschied ΔI eine Querausrichtung vorgenommen werden. Die Differenz ΔI umfaßt eine mit der Teilung PO des Beugungsgitters synchrone Wiederholungswellenform. Wenn die beiden Beugungsgitter vollständig miteinander übereinstimmen (das heißt, der relative Positionsfehler d = 0 ist) oder der relative Positionsfehler d dazwischen PO/2 ist, ist die Differenz I unabhängig von dem Abstand zwischen der Maske und dem Wafer gleich Null. Der Objekttisch wird daher zur Durchführung einer Ausrichtung derart bewegt, daß die Differenz ΔI auf Null eingestellt wird.
Der Abstand wird derart eingestellt, daß er durch einen um die Maske angeordneten kapazitiven Abstandssensor gemessen wird. Eine Kurve, die Veränderungen in der Differenz ΔI im Hinblick auf den relativen Positionsfehler d darstellt, ändert sich jedoch stark, selbst wenn der Abstand Z geringfügig verändert wird. Wenn zum Beispiel entsprechend der oben erwähnten Feststellung eine Veränderung der Differenz ΔI mit Bezug auf den relativen Positionsfehler bei einer Laserstrahl-Wellenlänge λ = 0.6328 um und der Teilung PO = 1.1 um erhalten wird, wird die Kurve für Z = 20.02 um eine weiche Periodenkurve, schließt jedoch für Z = 20.05 um viele obere und untere Spitzen und viele Nullpunktüberquerungen ein. Die Steuerung der Ausrichtung erfordert aus diesem Grund viel Zeit und verhindert daher eine hohe Genauigkeit der Ausrichtung. Theoretisch ist eine hochpräzise Ausrichtung unter Verwendung einer ΔI- Kurve für Z = 20.02 um ausführbar. Zu diesem Zweck muß der Abstand sehr genau sein, und die Abweichungen müssen verringert werden. Derartigen Anforderungen genügt jedoch keine der bekannten Vorrichtungen. Es ist daher die Forderung nach einem Abstands-Meß-/Steuerungs-Verfahren zur präzisen Messung und Steuerung des Abstandes und nach einer Abstands- Meß-/Steuerungs-Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens entstanden.
Da der oben erwähnte Abstandssensor eine große Abmessung aufweist, ist es schwierig, den Abstand in der Nähe von Beugungsgittern zur Messung des Positionsfehlers zu messen. Wenn der Wafer oder die Maske eine mangelhafte Ebenheit haben, wird die Abstandsmessung in der Nähe des Randbereichs der Maske vorgenommen. Selbst wenn der Abstand durch den oben genannten Abstandssensor unmittelbar unter diesem exakt gemessen wird, kann der Abstand zwischen den den Positionsfehler erfassenden Wafer- und Maskenmarkierungen nicht immer auf einen optimalen Wert eingestellt werden, was in Unzulänglichkeiten resultiert. Die Durchführung einer hochpräzisen Steuerung der Ausrichtung entsprechend dem verfahren mit zwei Beugungsgittern ist daher schwierig. Es ist daher die Forderung nach einem Abstands-Meß-/Steuerungs-Verfahren zur hochpräzisen Messung und Steuerung des Abstandes in der Nähe der Positionsfehlerdetektionsmarken sowie einer Meß-/Steuerungsvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens entstanden.
Es ist somit ein grundlegendes Ziel der vorliegenden Erfindung, unter Anwendung eines Beugungsgitters ein Verfahren zur einfachen und präzisen Messung und Steuerung eines Abstandes zwischen zwei Objekten sowie eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Messung/Steuerung des Abstandes zwischen zwei Objekten unter Verwendung eines Beugungsgitters zur Verbesserung der Detektionsauflösung im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall sowie eine Vorrichtung dafür zu schaffen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Abstandssteuerungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur automatischen Korrektur eines Abstandsfehlers durch Ermittlung eines Fehlerzustandes zu schaffen, wenn der Abstand zwischen den beiden Objekten von dem vorher eingestellten Wert abweicht.
Nach einem noch anderen Ziel der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Einstellung eines relativen Positionsverhältnisses zwischen zwei Objekten anzugeben, wobei der Abstandssteuerpunkt und der Ausrichtungspunkt dieser beiden Objekte nahe zueinander an Positionen auf der gleichen Ebene angeordnet werden können.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung eines Beugungsgitters ein Verfahren zur Einstellung eines relativen Positionsverhältnisses zwischen zwei Objekten sowie eine Vorrichtung dafür zu schaffen, wobei eine Querausrichtung der beiden Objekte vorgenommen wird, während der Abstand zwischen diesen gesteuert wird, um dadurch die Ausrichtungszeit stark zu verkürzen.
Die US-A-4188124 beschreibt ein optisches Interferenzmeßverfahren, um ein Maß des Abstands zwischen einem ersten und einem zweiten Objekt zu erhalten, oder insbesondere zur Messung von Oberflächenunregelmäßigkeiten auf dem zweiten Objekt, umfassend:
Schaffen eines Beugungsgitters auf dem ersten Objekts und einer reflektierenden Fläche auf dem zweiten Objekt, wobei die Reflexionsfläche dem Gitter gegenüberliegt;
Bestrahlen des Gitters mit einem Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts; und
Empfangen gebeugter Lichtkomponenten (RL1, RL2, RL3) einschließlich einer durch das Gitter gebeugten Komponente und von Komponenten, die durch das Gitter hindurchgegangen sind, durch die Reflexionsfläche reflektiert wurden und wieder durch das Gitter gegangen sind, wobei sich die gebeugten Lichtkomponenten miteinander überlagert haben, um eine eine Umhüllung (W2) aufweisende Intensitäts-Interferenz-Wellenform (W1) zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein verfahren zum Positionieren erster und zweiter Objekte in einem gewünschten Abstand voneinander angegeben, das gekennzeichnet ist durch:
Anordnen der Objekte in einem Anfangsabstand, der so gewählt wird, um im wesentlichen in ein Wellental der Umhüllung (W2) zu fallen;
Bewegen der Objekte relativ zueinander, um den Anfangsabstand zu erhöhen oder zu verringern, während die Intensität der empfangenen Beugungslichtkomponenten ermittelt wird;
vorübergehendes Halten des Scheitelwerts einer Welle der Interferenzwellenform (W1) und vergleichen der Scheitelwerte aufeinanderfolgender Wellen der Interferenzwellenform mit dem vorübergehend gehaltenen Scheitelwert, während die Interferenzspitzen der aufeinanderfolgenden Wellen gezählt werden;
Wiederbeginnen des Zählens der Interferenzspitzen, falls und wenn ein Scheitelwert (P2') höher als der gegenwärtig vorübergehend gehaltene Scheitelwert festgestellt wird, und vorübergehendes Halten des höheren Scheitelwerts anstelle des gegenwärtig gehaltenen Scheitelwerts, aber Beibehalten des gegenwärtig vorübergehend gehaltenen Scheitelwertes, falls kein derart höherer Scheitelwert festgestellt wurde, wobei das Zählen nicht von neuem begonnen wird, falls kein solch höherer Scheitelwert innerhalb einer vorgegebenen Zählungsanzahl (c) festgestellt wird, nachdem der letzte höchste Scheitelwert (P3') ermittelt wurde, wobei der letzte höchste Scheitelwert als repräsentativ für ein Maximum der Umhüllung (W2) der Intensitäts-Interferenzwellenform (W1) genommen wird;
weiteres Erhöhen bzw. Verringern des Anfangsabstandes während des Fortsetzens des Zählens der Intensitätsspitzen von dem letzten, für ein Umhüllungsmaximum charakteristischen höchsten Scheitelwert; und
Anhalten der Relativbewegung der Objekte, wenn die besagte Zählung einen vorgegebenen Zählungswert (k) von dem höchsten Scheitelwert, bei dem der gewünschte Abstand (Z) zwischen den Objekten eingestellt wird, erreicht.
Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Verfahren zur Positionierung erster und zweiter Objekte in einem gewünschten Abstand voneinander und in einer gewünschten Querausrichtung an, das durch die Durchführung des obigen Verfahrens zur Einstellung des gewünschten Abstandes (Z) und danach durch die Durchführung eines Querausrichtungsverfahrens, sämtlich wie in Anspruch 6 festgelegt, gekennzeichnet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zur Positionierung erster und zweiter Objekte in einem gewünschten Abstand voneinander, wie in Anspruch 11 definiert, sowie eine Vorrichtung zum Ausrichten gemäß Anspruch 14 zur Verfügung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 ein Schaubild ist, das die Grundanordnung einer Vorrichtung zur Einstellung des Abstands gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht ist, die den Hauptteil der Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt, um die Abstandsermittlung mit gebeugtem Licht zu erläutern;
Fig. 3 eine graphische Darstellung ist, die die Intensität gebeugten Lichts erster Ordnung als Funktion des Abstands zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Verarbeitungsschaltung des in Fig. 1 gezeigten Abstandsermittlungssignals ist;
Fig. 5A bis 5F jeweils Zeittafeln zur Erläuterung der Wirkungsweise nach Fig. 4 sind;
Fig. 6 eine graphische Darstellung ist, die die Intensität des gebeugten Lichts als Funktion des Abstands zeigt, wenn der Laserstrahl in einem rechten Winkel auf das Beugungsgitter auftrifft;
Fig. 7 eine graphische Darstellung ist, die den Intensitätsunterschied des gebeugten Lichts als Funktion des Abstands zeigt, wenn der Laserstrahl schrägeinfallend auf das Beugungsgitter trifft;
Fig. 8 eine graphische Darstellung ist, die die Intensität gebeugten Lichts erster Ordnung als Funktion des Abstands zeigt, wenn der Laserstrahl schräg auf das Beugungsgitter fällt, während eine durch die untere Fläche der Maske reflektierte Lichtkomponente vorhanden ist;
Fig. 9 eine graphische Darstellung ist, die einen vergrößerten Abschnitt in der Nähe der Stelle zur Einstellung des Abstandes zeigt;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 11 ein Schaubild ist, das die Grundanordnung einer Abstandssteuerungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Schaubild zur Erläuterung des Abstandssteuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 13 eine graphische Darstellung ist, die zur Erläuterung des Fehler- bzw. Abweichungszustands die Phasenabweichung (Phasenfehler) zwischen zwei gebeugten Lichtkomponenten und der Intensität des gebeugten Lichts als Funktion des Abstands zeigt;
Fig. 14A, 14B und 14C jeweils Zeittafeln zur Erläuterung der Unterscheidung des Zustands der Abstandsabweichung sind;
Fig. 15 und 16 jeweils graphische Darstellungen sind, die die Versuchsergebnisse des Phasenfehlers zeigen;
Fig. 17 ein Blockdiagramm einer Verarbeitungs-/Steuerungs-Schaltung zur Erzeugung des Signals zur Abstandsermittlung in der Vorrichtung nach Fig. 11 ist;
Fig. 18 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Abstandssteuerzustands ist;
Fig. 19 eine graphische Darstellung ist, die ein anderes Stadium der Phasenabweichung zeigt;
Fig. 20 eine die experimentellen Ergebnisse aus Fig. 19 zeigende graphische Darstellung ist;
Fig. 21 und 22 schematische Darstellungen sind, die jeweils Modifikationen der Vorrichtung nach Fig. 1 zeigen;
Fig. 23 eine schematische Darstellung ist, die die Grundanordnung eines Doppel-Beugungsgitters zur Ermittlung des Abstandes und der Positionsabweichung unter Verwendung des Beugungsgitters zeigt;
Fig. 24 eine Schnittansicht ist, die die Anordnung der Doppelteilungs-Beugungsgittermarke zur Ermittlung der Lageabweichung zeigt;
Fig. 25A und 25B jeweils Zeittafeln zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ermittlung der Lageabweichung sind;
Fig. 26 eine graphische Darstellung ist, die den Intensitätsunterschied ΔI gebeugten Lichts erster Ordnung im Plus- und Minus-Bereich als Funktion der Lageabweichung darstellt, wenn der Abstand 20.3 um beträgt;
Fig. 27 eine schematische Darstellung ist, die die Grundanordnung einer Steuerungsvorrichtung zur Ausrichtung gemäß einem anderen Ziel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 28 eine schematische Darstellung ist, die eine Anlagenkonfiguration der Vorrichtung nach Fig. 27 zeigt;
Fig. 29 eine schematische Darstellung einer verarbeitungs-/Steuerungsschaltung zur Erzeugung des Signals zur Ermittlung der Positionsabweichung in der Vorrichtung nach Fig. 27 ist;
Fig. 30 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Detektors zum Empfangen des gebeugten Lichts ist;
Fig. 31 eine schematische Darstellung der weiteren Anordnung des Doppel-Beugungsgitters ist; und
Fig. 32 eine schematische Darstellung einer Abstandssteuerungsvorrichtung nach einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die bei einer Abstandsmeßvorrichtung zur Messung des Abstandes zwischen einem Halbleiterwafer und einer Maske angewendet wird. Eine Abstandsmeßvorrichtung 100 weist einen Tisch 12 auf, der darauf ein Wafer 11 trägt. Der Tisch 12 ist vertikal (oder horizontal) durch eine Antriebseinheit 13 angetrieben. Eine Maske 14 mit einer Beugungsgittermarke 14a zur Abstandsermittlung ist durch einen vorgegebenen Abstand von dem Halbleiterplättchen (Wafer) 11 räumlich getrennt angeordnet. Die Maske 14 hat eine vorgegebenes Muster, um auf dem Wafer 11 ein vorgegebenes Halbleiterelement zu bilden.
Eine Lichtquelle, zum Beispiel eine Laser-Lichtquelle 15, ist oberhalb der Maske 14 zur Aussendung kohärenten oder quasimonochromatischen Lichts angeordnet. Ein Reflexionsspiegel 16 ist angeordnet, um einen optischen Weg zur Führung des Laserstrahls von der Lichtquelle 15 zur Maske 14 zu bilden. Zur Verringerung von Rückkopplung ("Backtalk") ist zwischen dem Reflexionsspiegel 16 und der Laserquelle 15 eine λ/4-Platte 17 angeordnet. Oberhalb der Maske ist ein photoelektrischer Transducer 20 angeordnet und weicht von dem obigen optischen Pfad des Laserstrahls ab. Der photoelektrische Transducer 20 empfängt über ein räumliches Filter 18 durch die Marke 14a gebeugt reflektiertes und durch die Oberfläche (Reflexionsfläche) des Wafers reflektiertes und durch die Marke 14a gebeugtes Licht. Die Vorrichtung 100 umfaßt weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung 22 und ein Display 23. Die Signalverarbeitungsschaltung 22 empfängt von dem photoelektrischen Transducer 20 ein Signal und berechnet einen Abstand Z zwischen der Maske 14 und dem Wafer 11. Das Display 23 gibt den errechneten absoluten Spalt oder Abstand Z zwischen Wafer 11 und Maske 14 wieder.
Ein Verfahren zur Messung des Abstands zwischen zwei Objekten (in dieser Ausführungsform: der Maske 14 und dem Wafer 11) unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird anschließend beschrieben, wobei eine Messung des Abstands unter Benutzung einer gebeugten Lichtkomponente, die entweder beim vertikalen oder beim schrägen Auftreffen des Laserstrahls auf die Maske 14 erhalten wird, erreicht wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Lichtkomponente erster Ordnung verwendet, die-beim senkrechten Auftreffen des Laserstrahls erreicht wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird der Laserstrahl von der Laserquelle 15 horizontal ausgesendet und durch die λ/4-Platte 17 linear polarisiert. Der Laserstrahl wird dann vom Reflexionsspiegel 16 reflektiert, und der reflektierte Laserstrahl trifft in einem rechten Winkel auf die Maske 14 auf. Der reflektierte Laserstrahl fällt im besonderen auf die auf der Maske 14 zur Abstandsfeststellung gebildete Beugungsgittermarke 14a. Der einfallende Laserstrahl wird durch die Marke 14a gebeugt, um dadurch, wie in Fig. 2 dargestellt, verschiedene gebeugte Lichtkomponenten zu erzeugen.
Die Marke 14a umfaßt ein Beugungsgitter. Dieses Beugungsgitter ist derart präpariert, daß eine dünne, lichtundurchlässige, aus Cr oder Al hergestellte Schicht 31 auf einer Hauptfläche (in dieser Ausführungsform der unteren Oberfläche) eines transparenten, aus Glas gefertigten Substrats 30, das als Grundkörper der Maske 14 dient, gebildet ist, oder eine dünne, aus Au oder Ta hergestellte, lichtundurchlässige Schicht 31 ist auf einer Hauptfläche einer dünnen, transparenten, auf dem Siliziumwafer gebildeten Siliziumnitridschicht 30 ausgebildet. Ein kohärenter, auf die Maske 14 fallender Strahl IL wird durch die untere Oberfläche der Maske 14 reflektierend gebeugt, so daß gebeugte Strahlen RL1 und RL1' (dargestellt durch die strichlierten Linien) erhalten werden, die in einem vorbestimmten Winkel symmetrisch zur optischen Achse des einfallenden Strahls IL sind. Der durch die Marke 14a hindurch übertragene bzw. durchfallende und gebeugte Strahl wird von der Reflexionsfläche des Wafers 11 reflektiert und durch die Marke 14a geleitet, um durchfallende und gebeugte Strahlen RL3 und RL3 (dargestellt durch die ausgezogenen Linien) zu erzeugen. Der durch die Marke 14a hindurchgehende Strahl wird an der reflektierenden Oberfläche des Wafers 11 reflektiert und durch die Marke 14a übertragen bzw. durchgelassen und reflektiert, so daß durchfallende und gebeugte Strahlen RL2 und RL2 (dargestellt durch die durchgezogenen Linien) erzeugt werden. Außerdem werden auch weitere reflektierte und gebeugte (nicht dargestellt) oder durchfallende und gebeugte (nicht dargestellt) Strahlen erzeugt. Von den erhaltenen Strahlen fallen die gebeugten Strahlen erster Ordnung 1+1 (oder I-1), die aus den Strahlen RL1, RL2 und RL3 (oder den Strahlen RL1', RL2 und RL3') bestehen, über das räumliche Filter 18 auf den fotoelektrischen Transducer 20. Der Ausgang des fotoelektrischen Transducers 20 wird an die Signalverarbeitungsschaltung 22 geliefert, um einen Abstand Z zu ermitteln. Das Display 23 stellt diesen Abstand Z dar.
Fig. 3 zeigt die bei Verwendung gebeugten Lichts erster Ordnung I+1 zur Erzielung eines Abstandsermittlungssignals erreichten Versuchsergebnisse, wenn ein He-Ne-Laserstrahl eine Wellenlänge von 0.6328 um hat und und die Beugungsgittermarke eine Teilung P von 3 um aufweist. Das I+ 1-Abstandsermittlungssignal wird als Überlagerungswelle einer λ/2- Perioden-Interferenzwelle W1 als Ergebnis einer Interferenz zwischen dem Strahl RL1 und den Strahlen RL2 und RL3 sowie einer P²/λ-Perioden-Umhüllungswelle W2, die die Umhüllungswelle der Interferenzwelle W1 darstellt, erhalten. Spitzen oder Höchstpunkte (Scheitelwerte) P1, P2 und P3 der Umhüllungswelle W2 treten im Abstand Z auf, was der der Bedingung M = λz/P² = k (k ist eine ganze Zahl) genügt. Die Beugungsgittermarke 14a wird in der Nähe des Wafers 11 vorausgerichtet (d. h., nicht mehr als der Abstandswert, was der Bedingung M = 1 genügt, in diesem Fall 14.2 um) und wird graduell von dort fortbewegt. Wenn die Signalverarbeitungsschaltung 22 den ersten Höchstpunkt P1 (d. h., M = 1) ermittelt, wird der entsprechende Abstand zum absoluten Abstand. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand 14.2 um. Mit anderen Worten kann der Abstand absolut gemessen werden. Wenn der erste Höchstpunkt festgestellt ist, wird eine Zähleinrichtung in der Signalverarbeitungsschaltung 22 auf 14.2 um eingestellt. Die Anzahl der Interferenzwellenspitzen vom ersten Maximalwert wird durch die Signalverarbeitungsschaltung, die einen vorbestimmten Prozeß durchführt, gezählt, um dadurch den absoluten Abstand zu messen. Die Messung des absoluten Abstands wird mit Bezug auf die Beschreibung der Signalverarbeitungsschaltung 22 detaillierter beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine detaillierte Anordnung der Signalverarbeitungsschaltung 22 und des Displays 23 nach Fig. 1. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein elektrisches Signal vom photoelektrischen Transducer 20 einem Verstärker 223 zugeführt und dadurch verstärkt. Eine verstärkte Ausgangsgröße (d. h., ein Abstandsermittlungssignal) wird vom Verstärker 223 zu einem Digitalisierungsgerät (Digitizer) 224 geleitet. Das Abstandsermittlungssignal wird durch den Digitizer 224 entsprechend einem Schwellenwert eM (Fig. 5A) in ein binäres Signal S1 (Fig. 5B) umgewandelt. Das binäre Signal S1 wird einem monostabilen Multivibrator 225 zugeleitet. Das Abstandsermittlungssignal als Ausgangsgröße des Verstärkers 223 wird ebenfalls zu einer Spitzenwert-Halteschaltung 227 geleitet, die dann den Spitzenwert (Scheitelwert) ep (Fig. 5A) jeder Interferenzwelle hält. Das Abstandsermittlungssignal wird dann einer Schmitt-Trigger-Schaltung 226 zugeführt, die das Abstandsermittlungssignal mit dem Spitzenwert ep von der Spitzenwert-Halteschaltung 227 und einem Schwellenwert eL vereinigt. Die Schmitt-Trigger-Schaltung 226 erzeugt ein in Fig. 5c gezeigtes binäres Signal S2. Der oben genannte Vorgang wird mit Bezug auf Fig. 5A kurz im Detail beschrieben. Wenn das Abstandsermittlungssignal den ersten gehaltenen Spitzenwert ep1 überschreitet (d. h., (1)), läuft das binäre Signal S2, wie in Fig. 5C gezeigt, hoch. Wenn jedoch das Abstandsermittlungssignal kleiner als der Schwellenwert eL ist (d. h., (2)), läuft das binäre Signal S2 nach unten. Selbst wenn daher eine Interferenzwelle, die einen Spitzenwert kleiner als der gehaltene Spitzenwert der vorhergehenden Eingangs- Interferenzwelle aufweist, wie zum Beispiel die in Fig. 5A gezeigte Welle P1, eingegeben wird, wird die Ausgangsgröße S2 von der Schmitt-Trigger-Schaltung 226 nicht hoch laufen. Das binäre Signal S2 wird über einen Inverter 228 in der gleichen Weise wie das binäre Signal S1 dem monostabilen Multivibrator 225 zugeleitet. Wenn das binäre Signal S2 auf ein niedriges Niveau gesetzt wird, das heißt, wenn die Ausgangsgröße vom Inverter 228 auf ein hohes Niveau gesetzt ist, erzeugt der monostabile Multivibrator 225 an der Rückflanke des Signals S1 einen Impuls S3 (Fig. 5D). Wenn das Signal S2 auf ein hohes Niveau gesetzt wird, erzeugt ein monostabiler Multivibrator 229 an der Rückflanke des Signals S1 einen Impuls R1 (Fig. 5E). Der Impuls S3 vom monostabilen Multivibrator 225 wird einer Impuls-Zähleinrichtung 230 zugeleitet und gezählt. Die Impuls-Zähleinrichtung 230 wird auf den Ausgangsimpuls R1 hin vom monostabilen Multivibrator 229 auf Null zurückgestellt (dieser Vorgang wird später beschrieben).
Auf den durch die interferenzwelle P1' erzeugten Impuls S3, dargestellt in Fig. 5A hin, wird eine Zahl der Zähleinrichtung 230 auf 1 gesetzt. Der Impuls S2 geht jedoch auf die folgende interferenzwelle P1' hin nach oben, so daß die Zählung der Zähleinrichtung 230 auf den Impuls R1 hin auf Null gesetzt wird. Es ist hier festzuhalten, daß ein Eingangsanschluß einer Torschaltung 233, in der der andere Eingangsanschluß den Impuls R1 empfängt, auf ein geringes Niveau gesetzt wird. Wenn eine Interferenzwelle mit Spitzenwerten größer als der Höchstwert der Interferenzwelle P3' bis zu einer vorbestimmten Zählungsgröße C nach Feststellung der Interferenzwelle P3 nicht festgestellt wird, wird davon ausgegangen, daß der Scheitelpunkt der Interferenzwelle P3 als ein Maximalwert der Umhüllungswelle definiert ist. Unter dieser Voraussetzung wird die Zählung K von der Impuls-Zähleinrichtung 230 zur Zählung der Impulse S3 durch einen Komparator 232 mit der vorbestimmten Zählungsgröße C (C = 3 in Fig. 5A) einer Einstellschaltung 231 verglichen. Wenn die die Anzahl der Impulse S3 darstellende Größe K, nachdem der Höchstpunkt der Interferenzwelle P3' festgestellt ist, mit der vorgegebenen Zählungsgröße C übereinstimmt, geht das Signal R2, wie in Fig. 5F gezeigt, hoch. Das Signal R2 mit hohem Niveau schaltet die Torschaltung 233 ab. Danach wird die Größe (Zählung) der Impuls-Zähleinrichtung 230 nicht zurückgesetzt, selbst wenn der Impuls R1 erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Zählung wird in Abhängigkeit von dem Impuls S3, d. h., dem binären Signal S1, inkrementiert. Es ist zu bemerken, daß das Signal R2 auf ein niedriges Niveau eingestellt wird, wenn das System initialisiert wird.
Die Umhüllungswelle des Abstandsermittlungssignals kann, anstatt erhöht zu werden, zeitweilig verringert werden, bis die den Spitzenwert aufweisende Interferenzwelle P3' festgestellt ist. Die vorbestimmte Zählungsgröße C wird aufbereitet, um diesen Punkt nicht fälschlich als Maximalwert zu ermitteln. Die Zählung der Impuls-Zähleinrichtung 230 wird dekrementiert, wenn ein Bewegungsrichtungssignal H, das eine Bewegungsrichtung des Tisches 12 nach Fig. 1 darstellt, auf ein geringes Niveau (das die Aufwärtsbewegung des Tisches darstellt) eingestellt wird. Die Zählung wird jedoch inkrementiert, wenn das Bewegungsrichtungssignal H auf ein hohes Niveau gesetzt ist (das die Abwärtsbewegung des Tisches 12 darstellt).
Bei Verwendung der in der oben beschriebenen Weise erhaltenen Größe K berechnet die Impuls-Zähleinrichtung 230 den absoluten Abstand Z entsprechend Gleichung (1), und der berechnete absolute Abstand Z wird auf dem Display 23 angezeigt.
Z = P²/λ + K · λ/2 (1)
Um den vorgegebenen Wert des Abstands zu verändern, wird die Teilung p oder die Wellenlänge λ des Laserstrahls geändert. Nachdem der Abstand Z gemessen ist und der tatsächliche Abstand auf den gemessenen Abstand Z eingestellt ist, wird eine Bezugsspannung Eg, die geringer als der Maximalwert der Interferenzwelle P3 ist, gesetzt, und es kann ein Abstandsstellvorgang von nicht mehr als ± 0.01 um vorgenommen werden. Diese Operation wird mit Bezug auf die Fig. 17 und 18 später beschrieben.
In der obigen Beschreibung wird das positive gebeugte Licht erster Ordnung derart abgeleitet, daß der in einem rechten Winkel auf die Maske 14 auftreffende Laserstrahl zur Messung des Abstands zwischen der Maske und dem Wafer benutzt wird. Anschließend wird kurz ein Fall beschrieben, bei dem andere gebeugte Lichtkomponenten verwendet werden.
Die Intensität negativen gebeugten Lichts erster Ordnung I-1 bei senkrechtem Auftreffen des Laserstrahls auf die Maske 14 und ein Summensignal ΣI = 1+1 + I-1 ändern sich, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, periodisch in bezug auf den Abstand Z zwischen der Maske und dem Wafer in der gleichen Weise wie das Licht I+1. Das Licht I-1 und das Summensignal ΣI sind ein Minimum bei einem Abstand Z, was der der Bedingung M = λZ/P² = 1/2 + k (k ist eine ganze Zahl) genügt, und sind ein Maximum bei einem Abstand z, was der Bedingung M = λZ/P² = k genügt. In diesem Fall beträgt die Wellenlänge λ des Laserstrahls 0.6328 um, und die Gitterteilung P des Beugungsgitters ist 3 um. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 stellt die Kurve α I-1 und die Kurve b ΣI dar.
Wenn der Abstand zwischen der Maske und dem Wafer innerhalb eines einer Periode von 14.2 um entsprechenden Bereichs vorausgerichtet wird, wird der Tisch bewegt, um ein Minimum oder ein Maximum der gebeugten Lichtintensität einzustellen und dadurch den Abstand so einzustellen, um der Bedingung M = k + 1/2 oder M = k zu genügen. In der obigen Beschreibung trifft der Laserstrahl in einem rechten Winkel auf die Maske auf. Der Abstand kann jedoch auch in einer unten zu beschreibenden Art gemessen werden, wenn der Laserstrahl schräg auf die Maske fällt. Wenn in bezug auf die Maske ein Einfallwinkel R gegeben ist, der der Bedingung m = 2PsinR/λ = 1 genügt, werden die Summe ΣI der ± Beugungslichtintensität erster Ordnung und die Intensität I-1 ein Minimum oder ein Maximum an Abstandspunkten, die den Bedingungen M = k/2 + 1/4 und M = k/2 genügen (d. h. Punkten, die der Hälfte der Periode entsprechen, bei der Laserstrahl in einem rechten Winkel einfällt). Durch Bewegung des Tisches 12 zur Ermittlung der oben genannten Punkte kann die Abstandsmessung oder das Setzen leicht durchgeführt werden.
Wenn der Laserstrahl in einem Neigungswinkel R schräg einfällt, was m = 2PsinR/λ = 1/2 genügt, verursacht ein Differenzsignal ΔI = I+1 - I-1 zwischen den positiven und negativen gebeugten Lichtintensitäten erster Ordnung einen Null-Durchgang bei einem Abstand Z, der, wie in Fig. 7 gezeigt wird, der Bedingung M = k + 1/2 genügt. Das Differenzsignal wird Null bei einem M = k genügenden Abstand Z. Wenn der Tisch 12 zur Verminderung des Abstands bewegt wird, um das Differenzsignal ΔI auf Null einzustellen, und an einem Punkt entsprechend ΔI = 0 gestoppt wird, können die Abstandsmessung oder das Setzen mühelos vorgenommen werden.
Die Fig. 6 und 7 sind graphische Darstellungen, die den Fall zeigen, bei dem keine von der unteren Fläche der Beugungsgittermarke reflektierten und gebeugten Strahlen auf der Maske erzeugt werden.
Wenn gebeugte und reflektierte Strahlen erzeugt werden, geben diese graphischen Darstellungen Umhüllungswellen wieder, die in Fig. 3 mit strichlierten Linien gezeigt sind. Die Abstandsmessung oder das Setzen können unter Verwendung der obigen Schaltung in der gleichen Wiese wie oben angegeben vorgenommen werden.
Fig. 8 zeigt ein Versuchsergebnis eines Differenzsignals ΔI zwischen den positiven und negativen Beugungslichtintensitäten erster Ordnung in bezug auf den Abstand, wenn der Laserstrahl schräg auf die Laser-Beugungsgittermarke auftrifft, mit einem Einfallwinkel R 3&sup0;, der der Bedingung m = 2PsindR/λ = 1/2 genügt. Der Laser und das Beugungsgitter sind die gleichen wie die (wenn der Laserstrahl in einem rechten Winkel auf die Maske auftrifft) nach Fig. 3. Die Umhüllungswelle stellt ein Minimum bei einem Abstand Z dar, der der Bedingung M = k genügt. Durch Bewegen des Tisches 12 zur Ermittlung dieser Punkte P5 und P6 können die Abstandsmessung oder das Setzen leicht vorgenommen werden. Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die einen vergrößerten Bereich eines in Fig. 8 durch einen Kreis gekennzeichneten Abschnitts zeigt. Die Abstandsmessung oder das Setzen können durch Ermittlung eines Mittelpunkts N der eine minimale Amplitude bildenden Interferenzwelle mühelos vorgenommen werden.
Der Abstand kann entsprechend einer Änderung der Signale der gebeugten Lichtintensität, die beim schrägen oder rechtwinkligen Auftreffen des Laserstrahls auf das Beugungsgitter des ersten Objekts und die Reflexionsfläche des zweiten Objekts erhalten werden, mit hoher Präzision eingestellt werden. Die Interferenzwelle wird auf eine später zu beschreibende Art verwendet, um eine genaue Abstands-Servosteuerung mit einer Abweichung von nicht mehr als ± 0.01 um vorzunehmen. Um den relativen Abstand zwischen zwei Objekten oder dgl. zu messen, muß in der Nähe der Maskenmarke 14a ein Bifokalmikroskop angeordnet werden. Bei der vorliegenden Erfindung braucht das optische Gerät jedoch nicht angeordnet zu werden. Zum Beispiel kann durch Anordnung lediglich eines Laser-Reflexionsspiegels 73, wie in Fig. 10 gezeigt, der Strahl für das Abstandssetzen einfallend sein, und die gebeugte Lichtkomponente kann ohne Überlagerung des Strahleinfalls zur Durchführung des Musterns richtig ermittelt werden, so daß eine Reflexions-Wafermarke 11a in der Nähe des Bestrahlungsmusters Ep angeordnet werden kann. Selbst wenn die Maske oder der Wafer eine schlechte Ebenheit haben, kann der Abstand zwischen ihnen daher exakt eingestellt werden. Über diesen Vorteil hinaus kann die Waferbestrahlung auf deren peripheren Bereich ausgedehnt werden. Des weiteren ist die Beugungsgittermarke nur auf einer Maske gebildet. Die Abstandsermittlung kann vorgenommen werden, wenn auf dem Wafer eine Reflexionsfläche vorhanden ist. Daher erhöht sich die Belastung für den Markierungsprozeß nicht.
Ein Verfahren zur automatischen Korrektur einer Abstandsabweichung entsprechend der Unterscheidung der Abstandserhöhung/-verringerung in der Abstandsmeßvorrichtung, das heißt, die mit einem Signal über den Stand der Abstandsabweichung, das eine Abweichung von dem eingestellten Wert darstellt, vorgenommene Korrektur sowie eine Abstandssteuervorrichtung dafür werden unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. Bei dieser Abstandssteuerung werden ein Abstandsermittlungssignal zur Messung des Abstands und ein Bezugssignal zur Korrektur des Abstandsfehlers (Abstandsabweichung) benutzt. Wie mit Bezug auf das Abstandsmeß/-setzverfahren beschrieben wurde, basiert das Abstandsermittlungssignal auf verschiedenen gebeugten Lichtkomponenten. In der folgenden Beschreibung wird das Abstandsermittlungssignal jedoch unter Verwendung des von dem auf die Maske in einem rechten Winkel auffallenden Laserstrahl abstammenden positiven gebeugten Lichts erster Ordnung erhalten.
Folgende Elemente sind der Abstandsmeßvorrichtung nach Fig. 1 hinzugefügt, um die in Fig. 11 gezeigte Steuervorrichtung 110 auszubilden. Ein kohärenter Strahl wird - unter Bezugnahme auf Fig. 11 - von einer Laserquelle 15 ausgesendet, durchläuft eine λ/4-Platte 17 und wird durch einen Strahlteiler 33 in zwei Strahlen geteilt. Einer der Strahlen wird in der gleichen Art - wie oben erwähnt - direkt zu einem Reflexionsspiegel 16 geleitet. Der andere Strahl wird durch einen Reflexionsspiegel 34 zum Reflexionsspiegel 16 geleitet. Die zum Reflexionsspiegel 16 geleiteten Strahlen fallen auf die auf der unteren Oberfläche eines Maskentisches 35 angebrachte Maske 14. Dabei ist festzuhalten, daß ein Strahl in einem rechten Winkel auf die Maske 14 fällt und der andere Strahl schräg auf diese auffällt. Die gebeugten Strahlen von einer Marke 14a der Maske 14 werden durch einen räumlichen Filter 18 von einem photoelektrischen Transducer 20A auf die gleiche Weise wie in Fig. 1 empfangen, außer daß der photoelektrische Transducer 20A einen zweigeteilten Detektor zum Teilen und Empfangen von zwei auffallenden Strahlen umfaßt.
Die Funktion der in Fig. 11 gezeigten Steuervorrichtung wird anschließend beschrieben.
Der von der Laserquelle 15 ausgesendete Laserstrahl wird durch den Strahlenteiler 33 in zwei Strahlen geteilt. Die Strahlen werden durch die Reflexionsspiegel 34 und 16 geführt und fallen, wie durch die strichlierte Linie angezeigt wird, auf die Maske 14, die die Beugungsgittermarke 14a zur Abstandsermittlung aufweist, schräg in einem Winkel von einem bis zu einigen Grad (wenn die Beugungsgitterteilung 3 um ist) auf. Unter den Strahlen, die durch das Beugungsgitter gebeugt werden und symmetrisch zu der optischen Achse des auffallenden Strahls sind, wird nur das negative gebeugte Licht erster Ordnung durch den räumlichen Filter 18 zum photoelektrischen Transducer 20A geleitet. Der photoelektrische Transducer 20A formt die Lichtkomponente in ein elektrisches Signal um. Das von dem negativen gebeugten, von dem schräg einfallenden Laserstrahl abgeleiteten Licht erster Ordnung erzeugte elektrische Signal wird zusammen mit einem Abstandsermittlungssignal, das von dem positiven gebeugten Licht erster Ordnung, welches von dem vertikal einfallenden Laserstrahl abgeleitet wird, zu einer Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung geleitet. Das elektrische Signal von dem photoelektrischen Transducer 20A dient als Bezugssignal. Der Abstandsabweichungszustand wird entsprechend dem Phasenfehler zwischen dem Abstandsdetektions(-ermittlungs)signal und dem Bezugssignal festgestellt. Der Abstand wird unter Verwendung des auf dem senkrecht auffallenden Strahl gemäß dem zuvor beschriebenen Abstandsmeßverfahren basierenden Abstandsermittlungssignals auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Wenn der tatsächliche Abstand von dem voreingestellten Abstand abweicht, berechnet die Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung 36 den Abstandsabweichungszustand und den Abstandsabweichungswert unter Verwendung des auf dem schräg einfallenden Strahl basierenden Bezugssignals. Die berechneten Werte werden als Rückkopplungssignal einer Antriebseinheit 37 für den Maskentisch 35 oder einer Antriebseinheit 13 für den Tisch 12 zugeführt.
Die Unterscheidung bzw. Diskriminierung des Zustands der Abstandsabweichung und ein diese Unterscheidung/Diskriminierung verwendendes Steuerungsverfahren zur automatischen Korrektur werden anschließend beschrieben.
Phasen &epsi;+1 und &epsi;-1 des auf dem vertikal einfallenden Strahl basierenden positiven gebeugten Lichts erster Ordnung und des in bezug auf den Abstand auf dem schrägeinfallenden Strahl beruhenden negativen Lichts erster Ordnung und die Umhüllungswellen der Lichtkomponenten 1+1 und I'-1 werden gemäß den folgenden Gleichungen, die entsprechend den in "Lectures, 43th Meeting, Association of Applied Physics", S. 27, 1982, berücksichtigten theoretischen Verhältnissen vereinfacht worden sind, berechnet:
&epsi; + 1 = -πM(1 - m) (2)
&epsi; - 1 = -πM(1 + m) (3)
I + 1 = cos²{πM(1 - m)} (4)
I' - 1 = cos²{πM(1 + m)} (5)
wobei m = 2Psinα/λ und α der Einfallswinkel des Laserstrahls ist.
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die die einfallenden und gebeugten Komponenten aus Fig. 11 in einer vergrößerten Darstellung zeigt. Das Intensitätssignal 1+1 des positiven gebeugten Lichts 125 erster Ordnung, das von einem ersten, auf die Maske in einem rechten Winkel auffallenden Laserstrahl 121 abgeleitet ist, wird als Abstandsermittlungssignal benutzt, und das Intensitätssignal I'-1 des negativen gebeugten Lichts 126 erster Ordnung, das von einem zweiten, schräg auf die Maske fallenden Laserstrahl 123 abgeleitet ist, wird als Bezugssignal genutzt. Bezugszeichen 122 in Fig. 12 bezeichnet negatives gebeugtes Licht erster Ordnung, das von dem Laserstrahl 121 abgeleitet ist, und 124 bezeichnet von dem Laserstrahl 123 abgeleitetes positives gebeugtes Licht erster Ordnung.
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Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die einen berechneten Phasenfehler Δ&epsi; = &epsi;+1 - &epsi;-1 zwischen dem positiven gebeugten Licht erster Ordnung bei vertikalem Einfall des Laserstrahls und dem negativen gebeugten Licht erster Ordnung bei schrägem Einfall des Laserstrahls sowie Umhüllungswellen der Intensitätssignale 1+1 und I'-1 gemäß den Gleichungen (2) bis (5) für m = 1/4, λ = 0.6328 um, P = 3 um und α 3.8&sup0; zeigt. Das Intensitätssignal 1+1 des positiven gebeugten Lichts erster Ordnung bei vertikalem Einfall des Laserstrahls wird als Abstandsermittlungssignal benutzt. Wenn ein Abstand auf den Höchstpunkt bei M = 1 eingestellt ist, beträgt der Phasenfehler zwischen dem Abstandsermittlungssignal und dem Bezugssignal I'-1 innerhalb des schraffierten Bereichs von M = 0.5 bis 1.2 etwa π/4, und die Intensität des Bezugssignals I'ω1 ist größer als Null, wodurch der Zustand der Abstandsabweichung (Abstandsfehler) diskriminiert wird. Ein Phasenunterschied von etwa π/4 zeigt an, daß die Phase des Abstandsermittlungssignals der des Bezugssignals nacheilt. Fig. 14A ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Abstandsermittlungssignal 1+1 und dem Bezugssignal I'-1 im Hinblick auf den Abstand Z zeigt. Wie in Fig. 14A dargestellt ist, eilt die Interferenzwelle A des Abstandsermittlungssignals der Interferenzwelle B des Bezugssignals um etwa π/4 nach. Der Höchstpunkt P wird unter Verwendung des
Abstandsermittlungssignals I+1 (durchgezogene Kurve) entsprechend dem zuvor beschriebenen Abstandsmeßverfahren ermittelt. Danach werden das - in der gleichen Weise wie das in Fig. 5B gezeigte Signal S1 - zur Ableitung eines Signals S1 (Fig. 14B) digitalisierte Abstandsermittlungssignal I+1 und ein binäres Signal S4 (Fig. 14C) des Bezugssignals 1'-I, das durch eine strichlierte Kurve dargestellt wird, zur Ermittlung eines Abstandsabweichungszustands verwendet, um dadurch die Abweichung des tatsächlichen Abstands von dem voreingestellten Abstand zu korrigieren. Es sei darauf hingewiesen, daß das Signal S4 in bezug auf den Schwellenwert eM auf die gleiche Weise wie das Signal S1 erzeugt werden kann.
Die die binären Signale S1 und S4 verwendende Unterscheidung des Abstandsfehlerzustands wird auf folgende Weise vorgenommen. Wenn das Signal S1 hoch oder niedrig läuft, wird ein hohes oder niedriges Niveau des Signals S4 unterschieden, um dadurch den Zustand der Abstandsabweichung zu unterscheiden. Bei überlappenden Abschnitten der Interferenzwellen im Falle der Fig. 14A eilt das Abstandsermittlungssignal dem Bezugssignal nach, das heißt, der tatsächliche Abstand ist kleiner als der voreingestellte Abstand. Es sei angenommen, daß der Abstand auf die Position Z1 voreingestellt wird und daß der tatsächliche Abstand größer als der voreingestellte Abstand ist (Abweichung nach rechts). Wenn das Signal S1, wie durch das Bezugszeichen D1 angezeigt wird, niedrig verläuft, wird das Signal S4 hoch gehalten. Es sei jedoch angenommen, daß der tatsächliche Abstand kleiner als der voreingestellte Abstand ist (Abweichung nach links). Wenn das Signal S1, wie durch das Bezugszeichen D2 angezeigt wird, unten verläuft, wird das Signal S4 niedrig gehalten. Es sei weiter angenommen, daß der voreingestellte Abstand in einer Position Z2 gegeben ist. Wenn der tatsächliche Abstand größer als der voreingestellte Abstand ist, wird das Signal S4, wie durch das Bezugszeichen U1 angezeigt wird, am ansteigenden Rand des Signals S1 auf ein niedriges Niveau gesetzt. Wenn jedoch der tatsächliche Abstand kleiner als der voreingestellte Abstand ist, wird das Signal S4 an der ansteigenden Kante des Signals S1, wie durch das Bezugszeichen U2 angezeigt wird, oben gehalten. Die obigen Vorgänge sind in Tabelle 1 (unten) zusammengefaßt. Gemäß Tabelle 1 wird der Zustand der Abstandsabweichung entsprechend dem Zustand des Signals S4 diskriminiert, wenn sich das Signal S1 ändert. Tabelle 1 Signal Zustand d. Abstandsabweichung ansteigend hoch niedrig eng weit fallend
Tabelle 1 stellt den Fall des Phasenunterschieds nach Fig. 14A dar. Wenn jedoch die Phase des Abstandsermittlungssignals der des Bezugssignals voreilt, werden die Abstandsabweichungszustände umgekehrt. Da die Phasenabweichungszustände dieser Signale entsprechend der Kombination der zu ermittelnden Signale bestimmt werden, wird die Information über den Zustand der Abstandsabweichung entsprechend der Kombination der zu ermittelnden Signale in der Signalverarbeitungsschaltung vorgespeichert.
Die Fig. 15 und 16 zeigen Versuchsergebnisse der obigen Diskriminierung unter Verwendung positiven gebeugten Lichts erster Ordnung als Abstandsermittlungssignal und des negativen gebeugten Lichts erster Ordnung als von dem schräg einfallenden Lichtstrahl hergeleitetes Bezugssignal. Die Wellen (b) in den Fig. 15 und 16 stellen binäre Signale IB für die Beschreibung des Zustands der Abstandsabweichung dar, die, wie später erwähnt wird, von binären Signalen S4 der Bezugssignale I'-1 und den binären Signalen S1 der Abstandsermittlungssignale I'+1 erzeugt werden. Fig. 15 zeigt das Versuchsergebnis, wenn, wie durch den Laufrichtungspfeil A angezeigt wird, der Abstand von einem weiten Abstand auf einen engen Abstand verringert wird, während Fig. 16 das Testergebnis zeigt, wenn, wie durch den Laufrichtungspfeil B angezeigt wird, der Abstand von einem engen Abstand auf einen weiten Abstand erhöht wird. Innerhalb des durch das Bezugssymbol angezeigten Abstandsbereichs sind die Signale IB stabil, so daß die Diskriminierung des Zustands der Abstandsabweichung leicht vorgenommen werden kann. Wenn das Signal IB niedrig eingestellt ist, wird der Zustand der Abstandsabweichung als "weit" unterschieden. Wenn jedoch das Signal IB hoch eingestellt ist, wird der Zustand der Abstandsabweichung als "eng" unterschieden.
10 Fig. 17 ist eine Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung zur Wahrnehmung der Funktion zur Diskriminierung des Zustands der Abstandsabweichung und zur Korrektur der Abstandsabweichung (Abstandsfehler) entsprechend der Information über den Zustand der Abstandsabweichung. Ein in Fig. 17 von einer strichlierten Linie umrandeter Block stellt eine Schaltung zur Ermittlung des Höchstpunktes P in Fig. 14A dar. Diese Schaltung weist die gleiche Anordnung wie ein Teil der Signalverarbeitungsschaltung nach Fig. 4 auf, so daß deren detaillierte Beschreibung entfallen kann. Das Signal S1 eines Digitizers 224 wird einem monostabilen Multivibrator 238 zugeführt. In diesem Fall erzeugt ein monostabiler Multivibrator 225 einen Impuls, wenn das Signal S1 abfällt. Der monostabile Multivibrator 238 erzeugt jedoch einen Impuls, wenn das Signal S1 ansteigt. Das von dem schräg einfallenden Laserstrahl abgeleitete negative Beugungslichtsignal erster Ordnung wird vom photoelektrischen Transducer 20A zu einem Verstärker 236 geleitet und dadurch verstärkt. Das binäre Signal S4 vom Digitizer 237 und das Signal S1 werden den NAND-Gates 239 und 240 zugeführt, um dadurch in bezug auf den voreingestellten Abstand den Zustand einer Abstandsabweichung zu diskriminieren. Das NAND-Gate 239 empfängt den Ausgang vom monostabilen Multivibrator 238 und das binäre Signal S4. Das NAND-Gate 240 empfängt den Ausgang vom monostabilen Multivibrator 225 und das binäre Signal S4. Wenn der tatsächliche Abstand weiter als der voreingestellte ist, erzeugt das NAND- Gate 239 infolgedessen einen Abwärtsimpuls, und das NAND-Gate 240 erzeugt einen Aufwärtsimpuls. Die Abwärts- und Aufwärtsimpulse werden von einer Aufwärts-/Abwärts-Zähleinrichtung 241 gezählt, und der gegenwärtige Abstand kann ständig ermittelt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der Höchstpunkt entsprechend der zuvor beschriebenen Abstandsmeßmethode ermittelt werden muß, bevor die verarbeitungs-/Steuerungsvorrichtung gestartet wird, und daß der ermittelte Abstandswert in der Zähleinrichtung 241 gesetzt werden muß. Die vorgegebene Zählungsgröße C der auszulesenden Interferenzwellen zur Ermittlung des Höchstpunktes wird durch einen Zentralrechner (CPU) 242 eingestellt. Ein Nachstellsignal R wird auch vom Zentralrechner 242 erzeugt.
Der Zentralrechner 242 liest aus dem Zählwerk 242 eine Zahl aus und vergleicht die Zahl mit dem voreingestellten Abstandswert. Eine Differenz zwischen der Zahl und dem voreingestellten Wert wird von einem D/A-Converter 243 in ein Analogsignal gewandelt. Das Analogsignal wird zu den Antriebseinheiten 37 und 13 geleitet. Die Antriebseinheiten 37 und 13 liefern ein Rückkopplungssignal zu dem Maskentisch 35 bzw. dem Tisch 12, so daß der Abstandsfehler zwischen der Maske 14 und dem Wafer 11 korrigiert wird, um den ermittelten Abstand mit dem voreingestellten Abstand in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn, wie in Fig. 18 gezeigt, ein linearer Abschnitt der Interferenzwelle verwendet wird, kann eine analoge Abstands- Servosteuerung mühelos mit hoher Präzision durchgeführt werden. Eine Differenz zwischen einer Vergleichsspannung Er und dem Abstandsermittlungssignal vom Verstärker 223 wird durch die Abstands-Servoschaltung 245 errechnet. Das Differenzsignal wird den Antriebseinheiten 37 und 13 zugeführt, die den Maskentisch 35 und den Tisch 12 antreiben, um dadurch den Abstand auf einen Abstandsservopunkt S einzustellen. Wenn der Abstandsservopunkt S innerhalb λ/16 vom Höchstpunkt P liegt, kann eine sehr genaue Abstandssteuerung mit einem Fehler von ± 0.05 um durchgeführt werden.
Eine Abstands-Servosteuerung wird derart durchgeführt, daß der Höchstpunkt P, wie zuvor beschrieben, nach dem Abstandsmeß-/-einstellverfahren ermittelt wird, um einen voreingestellten Abstand zu erhalten, und daß ein in Fig. 17 dargestellter Schalter 246 auf ein Signal vom Zentralrechner (CPU) 242 hin eingeschaltet wird. Diese Abstands-Servosteuerung kann auch bei der Anordnung nach Fig. 1 angewendet werden.
Die obige Steuerung zur Abstandsfehlerkorrektur wird durchgeführt, wenn das von dem schräg einfallenden Laserstrahl hergeleitete Signal der negativen gebeugten Lichtintensität erster Ordnung als Bezugssignal benutzt wird. Andere Komponenten gebeugten Lichts können jedoch auf folgende Weise verwendet werden.
Wie in den Fig. 12 und 7 dargestellt ist, können das von dem senkrecht einfallenden Laserstrahl hergeleitete Signal positiver gebeugter Lichtintensität erster Ordnung I+1 und das von dem schräg einfallenden Laserstrahl abgeleitete Signal positiver gebeugter Lichtintensität erster Ordnung I'+1 oder deren negative Signale der Beugungslichtintensität erster Ordnung I-1 und I'-1 benutzt werden. Der Zustand der Abstandsabweichung kann entsprechend der Phasendifferenz zwischen den entsprechenden Intensitätssignalen diskriminiert werden.
Fig. 19 zeigt eine andere Berechnung zur Erläuterung der Diskriminierung des Abstandsfehlers. In diesem Fall fällt ein Laserstrahl bei m = 1/8 schräg auf die Maske. Das davon abgeleitete Signal positiven gebeugten Lichts erster Ordnung I'+1 wird als das Abstandsermittlungssignal benutzt, und der Abstand wird bei M = 8/7 voreingestellt. Die Diskriminierung des Zustands der Abstandsabweichung wird entsprechend einer Phasendifferenz Δ&epsi;2 = &epsi;+1 - &epsi;-1 zwischen den positiven und negativen Signalen gebeugter Lichtintensität erster Ordnung vorgenommen. Innerhalb des schraffierten Bereichs für M = 0.75 bis 1.25 besteht eine Phasendifferenz von etwa π/4, so daß der Zustand der Abstandsabweichung genau diskriminiert werden kann.
Fig. 20 zeigt Versuchsergebnisse, die erhalten werden, wenn bei einer Beugungsgitterteilung von 3 um, einer Laserwellen länge von 0.6328 um und einem Einfallswinkel R 0.76&sup0; (m = 1/8) positive und negative Signale gebeugter Lichtintensität erster Ordnung I'+1 und I'-1 in der Nähe eines Abstands von 14 um ermittelt werden. Wie aus der graphischen Darstellung erkennbar, ist zwischen den Interferenzwellen eine Phasendifferenz vorhanden.
Fig. 21 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird ein von einer Laserquelle 15 ausgesendeter Laserstrahl durch eine Dehnungslinse 131 gedehnt. Der gedehnte Strahl wird von einem Spiegel 132 abgelenkt. Der abgelenkte Strahl wird dann mit einer Linse 133, die auf der Maskenoberfläche einen Brennpunkt hat, fokussiert, um dadurch auf einer Beugungsgittermarke 14a einen Lichtpunkt auszubilden. Die positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten erster Ordnung von der Beugungsgittermarke 14a treten innerhalb eines Lichtflecks auf, der den gleichen Winkel wie der Strahlfokussierwinkel aufweist. Jedoch ändern sich die Intensitäten dieser Lichtkomponenten entsprechend der Winkelkomponente m der vorher beschriebenen Gleichung, was so zu Interferenzstreifen führt.
Die Interferenzstreifen werden durch ladungsgekoppelte (CCD-) Bildwandler 134 und 135, die die gebeugte Lichtintensität bei irgendeinen Winkel messen, ermittelt. Wenn jeweils Intensität ten gebeugten Lichts innerhalb des positiven gebeugten Lichtflecks erster Ordnung, die für vertikale und schräg einfallende Lichtstrahlen m = 0 bzw. in = 1/4 entsprechen, gemessen werden, werden die gleichen Signale wie in Fig. 12 erhalten, so daß der Abstand voreingestellt und der Zustand der Abstandsabweichung diskriminiert werden kann. Anstelle des CCD- Bildwandlers können ein räumlicher Filter und ein Photozellendetektor verwendet werden, um die gewünschten Signale abzutrennen und zu gewinnen. Wie zum Beispiel in Fig. 22 gezeigt wird, sind anstelle des CCD-Bildwandlers 134 nach Fig. 21 ein räumlicher Filter 136, der eine Öffnung entsprechend einer einen vorbestimmten Divergenzwinkel aufweisenden Lichtkomponente hat, und ein Photozellendetektor 137 angeordnet, um die nur von den vertikalen und schrägen Einfallsvorgängen abgeleiteten gebeugten Lichtkomponenten zu gewinnen.
Wenn das Bezugssignal zusammen mit dem Abstandsermittlungssignal verwendet wird, wird der Zustand der Abstandsabweichung diskriminiert und dann die Abstandsabweichung korrigiert. Gleichzeitig wird unter Verwendung der Interferenzwelle eine Abstands-Servosteuerung durchgeführt, um den Abstand mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Eine Ausrichtungssteuervorrichtung zur Vornahme der Ausrichtung in Verbindung mit der oben beschriebenen Abstandssteuervorrichtung soll anschließend beschrieben werden. Bei der Ausrichtungssteuervorrichtung ist, wie Fig. 23 zeigt, in der Nähe einer Abstandsermittlungsmarke 14a einer Maske 14 eine Marke 14b zur Ermittlung eines Positionsfehlers ausgebildet.
Auf einem unmittelbar unter der Maske 14 vorgesehenen Wafer 11 ist ein Beugungsgitter 11b angeordnet. Es wird ein aus den Beugungsgittern 14b und 11b bestehendes Doppelbeugungsgitter zur Ermittlung des Positionsfehlers benutzt. Das Wafer-Beugungsgitter 11b umfaßt ein Reflexions-Beugungsgitter 162 und ist derart ausgebildet, daß der Wafer 11 stufenartig geätzt wird. Seine Teilung beträgt, wie Fig. 24 zeigt, das Zweifache der Teilung des Maskenbeugungsgitters 14b, um eine Interferenz mit der von der unteren Oberfläche des Maskenbeugungsgitters 14b reflektierten Lichtkomponente zu vermeiden. Ein Ausrichtungsverfahren, das ein Doppelbeugungsgitter mit Doppelteilung verwendet, ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-61608 beschrieben und kann hier benutzt werden. Das Beugungsgitter zur Abstandsermittlung und das Beugungsgitter zur Positionsfehlerermittlung sind innerhalb eines von dem vertikal einfallenden Laserstrahl stammenden Einzellichtflecks in der Weise angeordnet, daß deren Gitter senkrecht zueinander angeordnet sind, um die Interferenz zwischen ihren gebeugten Lichtkomponenten zu verhindern. Die Intensitäten I''+1 und I''-1 der positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten 49 und 50 erster Ordnung, die aus dem vertikalen Einfall eines Laserstrahls 47 auf das Beugungsgitter 14b zur Ermittlung des Positionsfehlers resultieren, werden als Signale zur Ermittlung der Positionsabweichung benutzt, eine von dem vertikalen Einfall des Laserstrahls 47 auf das Abstandsermittlungs-Beugungsgitter 14a stammende Intensität I-1 einer negativen gebeugten Lichtkomponente 52 erster Ordnung wird als ein Abstandsermittlungssignal benutzt, und eine Intensität I'-1 einer von dem schrägen Einfall des Laserstrahls 48 auf das Abstandsermittlungs-Beugungsgitter 14 a stammenden negativen gebeugten Lichtkomponente 51 erster Ordnung wird als Bezugssignal verwendet. Die Lichtkomponenten (zum Beispiel 50 und 51), die senkrecht zueinander gebeugt sind, haben in bezug auf den einfallenden Strahl eine starke Intensität; die gebeugte Lichtkomponente (zum Beispiel 50) vom Beugungsgitter 14b zur Positionsfehlerermittlung hat eine starke Intensität bei RP = sin&supmin;¹(2mλ /PW) (m = 0 ±1, ±2, . . . ), worin λ die Wellenlänge des Laserstrahls und PW die Teilung der Wafer-Beugungsgittermarke 11b zur Positionsfehlerermittlung ist; und die gebeugte Lichtkomponente (zum Beispiel 51) des Beugungsgitters zur Abstandsermittlung hat bei RG = sin&supmin;¹ (2mλ /PG), worin PG die Teilung der Beugungsgittermarke 14a zur Abstandsermittlung ist, eine starke Intensität.
Die Fig. 25A und 25B zeigen die Intensitäten I'' +1 und I''-1 der positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten erster Ordnung und eine Differenz ΔI = I''+1 - I''-1 zwischen diesen. Der Intensitätsunterschied ΔI'' in Fig. 25B wird als Positionsfehler-Ermittlungssignal verwendet. Das Ermittlungssignal für den Positionsfehler hat die gleiche Periode wie die Teilung des auf der Maske 14 gebildeten Beugungsgitters 14b und bewirkt an einem Punkt entsprechend einer Positionsabweichung d = 0 oder d = PM/2 einen Null- Durchgang. Durch Ermittlung dieses Punktes kann eine Ausrichtung der Maske mit dem Wafer vorgenommen werden.
Fig. 26 stellt ein Versuchsergebnis dar, das, wenn die Teilung des Maskenbeugungsgitters 3 um, die Teilung des Waferbeugungsgitters 6 um, die Laserwellenlänge λ 0.6328 um und der Abstand 20.3 um beträgt, ein Differenzsignal ΔI'' zwischen den positiven und negativen Lichtkomponenten erster Ordnung zeigt. Durch Ermittlung des Nullpunktes dieses Signals kann die Ausrichtung der Marke mit dem Wafer vorgenommen werden, wobei ein Maximalwert eines Summensignals ΣI'' = I''+1 + I''-1 der Intensitätssignale I''+1 und I''-1 der gebeugten Lichtkomponenten 49 und 50 ermittelt werden kann, um die Ausrichtung der Maske mit dem Wafer durchzuführen.
Wenn zur Durchführung der Steuerung der Positionsabweichung und des Abstands Beugungsgitter zur Ermittlung der Positionsabweichung und des Abstands mit Teilungen verwendet werden, die der Bedingung PW²(K+1/2) = PG²·k genügen, wird ein Positionsfehler-Ermittlungssignal hoher Genauigkeit erreicht, während die Abstands-Servosteuerung in der Nähe des Spitzenwerts der Umhüllungswelle vorgenommen wird.
Fig. 27 zeigt eine Ausführungsform der Ausrichtungs-Steuerungsvorrichtung. Zusätzlich zu den Bestandteilen der Abstands-Steuerungsvorrichtung umfaßt diese Ausrichtungs- Steuerungsvorrichtung räumliche Filter 18B und 18C zum Herausfiltern nur der positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten erster Ordnung sowie photoelektrische Transducer 20B und 23C zum Empfangen der von den Beugungsgittern 11b und 14b zur Positionsfehlerermittlung erzeugten positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten erster Ordnung. Über die Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung zur Abstandsermittlung hinaus umfaßt eine Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung 36' eine Positionsfehler-Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung. Auf dem Maskentisch 35 ist ein vierachsiger - d. h. Z, R (Rotationswinkel um die Z- Achse), Zα (Rollwinkel um die X-Achse) und Zβ (Rollwinkel um die Y-Achse) - Feineinstellungs-Mechanismus angeordnet. Auf dem Wafertisch 12 ist ein X-Y-Feineinstellungsmechanismus vorgesehen. Das in Fig. 27 gezeigte System zur Ermittlung des Abstands und der Positionsabweichung umfaßt mindestens drei Einheiten, die Abstands- und Positionsfehlermessungen an drei Punkten der Maske zulassen. Nachdem der Abstand eingestellt ist und das Abstands-Servosteuerverfahren entsprechend der zuvor beschriebenen Abstands-Meß-/Steuerungsmethode ausgeführt ist, wird die Ausrichtung der Maske mit dem Wafer vorgenommen. Drei Einheiten werden auch benutzt, um eine Maske und ein Wafer parallel zueinander einzustellen. In diesem Fall wird eine Dreipunkt-Abstandssteuerung derart durchgeführt, daß die Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung 36' die Differenzen ΔZ1, ΔZ2 und ΔZ3 zwischen den gemessenen Abständen und dem voreingestellten Abstand berechnet, und die Komponenten Z, Zα und Zβ werden errechnet (siehe J. Jpn. Soc. Prec. Engng., Band 43, Nr. 8 (1980), S. 1003). Die errechneten Werte werden zum Maskentisch 35 zurückgeführt, um dadurch die Maske mit dem Wafer auszurichten.
Fig. 28 zeigt die Gesamt-Anlagenkonfiguration der Steuervorrichtung nach Fig. 27. In dieser Anordnung hat eine dem Dreipunkt-Ausrichtungsverfahren unterworfene Maske 14 eine Abstandsermittlungsmarke 14a und eine Ausrichtungsermittlungsmarke 14b, die an allen drei Positionen benachbart zueinander ausgebildet sind. Eine Abstandsermittlungsmarke (eine reflektierende Fläche) und eine Ausrichtungsermittlungsmarke 11b sind an jeweils einer der entsprechenden Positionen auf einem Wafer 11 gebildet. Die photoelektrischen Transducer 20A1, 20A2 und 20A3 sind zum Empfangen der gebeugten Lichtkomponenten von drei Positionen angeordnet. Die positiven und negativen gebeugten Lichtkomponenten von den Ausrichtungsermittlungsmarken 14b in der Nähe der Abstandsermittlungsmarken 14a werden jeweils durch die photoelektrischen Transducer 20B1 und 20C1, die photoelektrischen Transducer 20B2 und 20C2 bzw. die photoelektrischen Transducer 20B3 und 20C3 ermittelt. Die Ausgänge der jeweiligen photoelektrischen Transducer werden den Signalverarbeitungsschaltungen 36G1 bis 36G3 und den Signalverarbeitungsschaltungen 36A1 bis 36A3 zugeführt. Die Ergebnisse werden den Antriebseinheiten 37 und 13 für den Maskentisch 35 und den Wafertisch 12 über eine CPU 36C zugeleitet, um dadurch die Positionen der entsprechenden Tische zu steuern. Die oben erwähnte Steuervorrichtung wird zur Steuerung eines kleinen oder engen Abstands und zur Durchführung der Positionssteuerung verwendet. Eine Vorausrichtung der Maske wird auf ein Ausgangssignal der mit dem Zentralrechner 36C verbundenen und durch diesen gesteuerten Ermittlungsvorrichtung hin vorgenommen.
Gemäß Fig. 27 ist zwischen der entlang des optischen Pfades angeordneten λ/4-Platte 17 und dem Strahlen-Splitter (-Teilen) 33 ein Strahlen-Splitter BS1 vorgesehen. Der Strahlen-Splitter BS1 leitet den durch den Spiegel 16 reflektierten zurückkehrenden Strahl einem Sensor S zu. Der Sensor S zum Empfangen des gebeugten Lichts nullter Ordnung von der Marke wird verwendet, um festzustellen, ob der Laserstrahl - sofort nachdem das System initialisiert ist - vertikal auf die Marken der Maske 14 und des Wafers 11 fällt oder nicht.
Fig. 29 zeigt eine Signalverarbeitungs-/Steuerungsschaltung zur Ermittlung der Positionsabweichung. Die Signale der photoelektrischen Transducer 20B und 20C werden jeweils durch Verstärker 57 bzw. 56 verstärkt. Die Differenz ΔX1 zwischen diesen verstärkten Signalen wird von einem Subtraktionsglied 58 errechnet. Das Differenzsignal ΔX1 wird dem als Steuerschaltung für die e-Achse des Maskentisches und die X- und Y-Achsen des Wafertisches dienenden Zentralrechner 36C zugeführt. Auf ähnliche Weise werden die Differenzsignale ΔX2 und ΔY von den beiden anderen Maskenpunkten zum Zentralrechner 36C geleitet. Unter Verwendung dieser Differenzsignale ΔX1 und ΔX2 werden mit Hilfe des Zentralrechners 36C ΔR und ΔX nach den folgenden Gleichungen berechnet. Die Komponenten Δ, ΔX und Y werden den Antriebseinheiten 37 und 13 zugeführt.
ΔR = (ΔX1 - ΔX2)/1 (6)
ΔX = (ΔX1 + ΔX2)/2 (7),
wobei 1 der Abstand zwischen dem Drehungsmittelpunkt und der Ausrichtungsmarke ist. Die Antriebsschaltungen 37 und 13 legen Antriebsspannungen entsprechend den Komponenten ΔR, ΔX und ΔY am Maskentisch 35 und an den Wafertisch 12 an, um dadurch die Ausrichtungssteuerung zu vervollständigen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen, ausgewählten Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb des Bereichs und Wesens der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich. In den obigen Ausführungsbeispielen umfaßt jede Lichtquelle eine Laserquelle. Der gleiche Effekt kann jedoch auch durch eine quasi-monochromatischen Lichtquelle erreicht werden. In dem oben unter Bezugnahme auf die Fig. 25A und 25B beschriebenen Ausführungsbeispiel wird mit der Ausrichtung begonnen, nachdem der Spaltsetzvorgang beendet ist. Wenn der Spalt jedoch in der Nähe des Höchstpunktes gesetzt wird, kann mit der Ausrichtung gleichzeitig begonnen werden.
Bei der in den Fig. 23 und 27 gezeigten Ausführungsform sind die Beugungsgitter innerhalb eines Einzelflecks angeordnet und ein Einzelstrahl fällt auf die Beugungsgitter. Es können jedoch separate Strahlen das die Positionsabweichung feststellende Beugungsgitter und das den Abstand ermittelnde Beugungsgitter bestrahlen, um die gleiche Wirkung wie in den Fig. 23 und 27 zu erzielen.
In den Fig. 11 und 27 wird zum Empfangen des den Abstand ermittelnden Beugungslichts ein Zweiteilungs-Detektor verwendet. Wenn jedoch die beiden gebeugten Lichtkomponenten räumlich gespalten sind, können einzelne photoelektrische Transducer verwendet werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 11, 23 und 27 wird ein Absorptionstyp-Beugungsgitter als Maskenbeugungsgitter benutzt. In der gleichen Weise wie bei dem Waferbeugungsgitter kann jedoch ein Phasendifferenz-Typ-Transmissionsbeugungsgitter eingesetzt werden.
In der obigen Ausführung sind die Beugungsgitter zur Vermeidung der Interferenz zwischen der den Positionsfehler ermittelnden Beugungslichtkomponente und der den Spalt ermittelnden Beugungslichtkomponente senkrecht zueinander angeordnet. Wenn die Ausrichtungsmarke in diesem Fall in der Nähe des Bestrahlungsbereichs angeordnet ist, kann eine der die Positionsabweichung und den Spalt ermittelnden gebeugten Lichtkomponenten in den Bestrahlungsbereich gebeugt werden. Zur Feststellung dieser gebeugten Komponente müssen, wie in Fig. 30 dargestellt ist, an beiden Seiten außerhalb des Belichtungsbereichs 152 Detektoren 151 angeordnet werden. Wenn der Beugungswinkel klein ist, muß einer der Detektoren 151 weit oberhalb der Maske sein. Infolgedessen ist das optische Ermittlungssystem groß, und eine Erhöhung der Distanz zwischen der Röntgenstrahlenquelle und der Maske resultiert in einer Verringerung der Leistungsfähigkeit
Eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile besteht darin, eine Teilung P1 des den Positionsfehler ermittelnden Masken-Beugungsgitters 141 von einer Teilung P2 des den Abstand ermittelnden Beugungsgitters 14a verschieden zu machen. In diesem Fall ist die Teilung R1 größer als die Teilung R2. Da die Teilungen P1 und P2 unterschiedlich sind, unterscheiden sich die Beugungswinkel R1 und R2 voneinander. Die von den Beugungsgittern mit den Teilungen P1 und P2 stammenden Ermittlungssignale können vollständig getrennt werden. Die beiden gebeugten Lichtkomponenten werden entlang des Bestrahlungsbereichs gebeugt. Die photoelektrischen Transducer können daher in der Nähe des Bestrahlungsbereichs angeordnet werden. Zur Verbesserung der Leistung kann der Abstand zwischen der Röntgenstrahlenquelle und der Maske verkürzt werden. Wenn sich jedoch die Teilungen P1 und P2 durch ein ganzzahliges Vielfaches unterscheiden, stimmen die Beugungswinkel der gebeugten Lichtkomponente erster Ordnung und einer gebeugten Lichtkomponente höherer Ordnung miteinander überein. Die Teilungen P1 und P2 müssen sich daher nicht durch ein ganzzahliges Vielfaches unterscheiden.
Die Querausrichtung kann ebenfalls unter Verwendung des gebeugten Lichts vorgenommen werden, das beim schrägen Auffallen des Laserstrahls auf die Beugungsgittermarke zur Ermittlung der Positionsabweichung erzeugt wird. In diesem Fall kann die Steuerung des Abstands und der Querausrichtung nur unter Verwendung des schräg einfallenden Strahls vorgenommen werden.
Fig. 32 zeigt noch eine andere Ausführungsform der vorliegen den Erfindung, die für eine Abstands-/Ausrichtungs-Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Abstands und zur Durchführung der Ausrichtung zwischen zwei Objekten ausgebildet ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 32 bezeichnen die Bezugszeichen 64 einen den Einfallswinkel ablenkenden Spiegel; 14a und 14b Transmissions-Beugungsgittermarken; 11b eine Reflexions-Beugungsmarke; 65 einen Halbspiegel; 66 bzw. 67 Fokussierlinsen; 68 bzw. 69 jeweils Photosensoren; und 70 einen sphärischen Spiegel.
Bei dieser Anordnung wird ein von einer Laserquelle 15 ausgesendeter kohärenter Lichtstrahl durch den den Einfallswinkel ablenkenden Spiegel 64, der ein Galvanometer, ein Ablenkungselement oder dgl. umfaßt, abgelenkt. Der abgelenkte Strahl wird von dem sphärischen Spiegel 70 reflektiert und fällt auf die Beugungsgittermarken 14a und 14b (d. h. einen einzelnen Punkt) der von einem Unterdruck-Maskenspanntisch 35 gehaltenen Maske 14. Der auf die Beugungsgittermarken 14a und 14b auf der Maske 14 fallende Strahl wird durch eine auf dem auf dem Wafertisch 12 gehaltenen Wafer 11 (oder einer Waferfläche) gebildete reflektierende Marke 11b reflektiert. Der reflektierte Strahl geht wieder durch die Beugungsgittermarken 14a und 14b.
Die auf der Maske 14 gebildeten Marken 14a und 14b umfassen 25 ein Transmissions-Beugungsgitter. Diese Marke ist ein Beugungsgitterbild und wird mit einer dünnen lichtundurchlässigen/opaken Schicht auf einem die Maske 14 bildenden transparenten Substrat oder auf einer dünnen, lichtdurchlässigen Schicht gebildet. Die Marke auf dem Wafer 11 wird derart erzeugt, daß eine nichtreflektierende Schicht partiell entfernt wird, um eine reflektierende Fläche des Wafers 11 zu exponieren. Ein durch die ausgezogenen Linien dargestellter Strahl fällt in einem rechten Winkel auf das Beugungsgitter, und ein durch die strichlierte Linie dargestellter Strahl wird von dem den Einfallswinkel ablenkenden Spiegel 64 abgelenkt und fällt schräg auf das Beugungsgitter.
Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß der Abstandseinstellvorgang in der zuvor beschriebenen Art unabhängig ausgeführt wird, wenn das das abstandsermittelnde Beugungsgitter anwendende Abstandssteuerungsverfahren zusammen mit dem Ausrichtungssteuerungsverfahren, das das die Positionsabweichung ermittelnde Doppelbeugungsgitter benutzt, angewendet wird. Danach wird die Ausrichtung gemäß der Methode mit doppelt gebeugter Lichtintensität durchgeführt. Die Signale dieser beiden gebeugten Lichtkomponenten können vollständig getrennt werden, um die nachfolgende Signalverarbeitung zu vereinfachen. In diesem Fall ist im Vergleich mit dem herkömmlichen Doppelbeugungsgitterverfahren ein gesondertes Beugungsgitter zur Abstandseinstellung erforderlich. Ein derartiges Beugungsgitter wird jedoch nur für eine Maske angeordnet und bedeutet keine große Belastung.
Wenn die beiden Beugungsgittermarken innerhalb eines einzelnen Lichtflecks senkrecht zueinander angeordnet werden oder ihre Teilungen geändert werden, so überlagern sich deren gebeugte Lichtintensitätssignale nicht miteinander. Die Abstandsermittlung kann daher gleichzeitig mit der Ermittlung der Positionsabweichung und mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden.
Bei einer herkömmlichen Schritt-und-Repetier-Röntgenbestrahlungsvorrichtung kann die Abstandsermittlung nicht ausgeführt werden, während der folgende Bestrahlungsbereich beim Fortschalten gesetzt wird. Der Abstand zwischen der Maske und dem Wafer wird erhöht, um deren Kontakt zu verhindern, nachdem jeder Bestrahlungszyklus beendet ist. Der Abstand muß erneut eingestellt werden, und die Ausrichtung der Maske zum Wafer entlang der Z-Achse muß wieder vorgenommen werden, um so den nächsten Bestrahlungsvorgang zu beginnen. Aus diesem Grund ist eine lange Ausrichtungsdauer erforderlich. Wenn die Anzahl der Bestrahlungen zusammen mit einer Durchmesservergrößerung des Wafers erhöht wird, verringert sich die Leistung beträchtlich.
Entsprechend dem Abstandssteuerungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung, kann jedoch die Ausrichtungsmarke des Wafers lediglich eine reflektierende Fläche umfassen. Eine markierte Linie auf dem Wafer dient als Reflexionsfläche. In diesem Fall, bei dem der Fortschritt durchgeführt wird, während die abstandsermittelnde Masken-Beugungsgittermarke der markierten Linie folgt, kann der Bestrahlungsbereich vom ersten Bestrahlungsbereich zum zweiten Bestrahlungsbereich geändert werden, während die Abstandssteuerung durchgeführt wird, nachdem der Abstand voreingestellt wurde, und die Maske wird im ersten Bestrahlungsbereich entlang der Z-Achse mit dem Wafer ausgerichtet. Es wird daher keine Zeit für das Rücksetzen des Abstands vergeudet, und die Maske kann bei hoher Geschwindigkeit mit dem Wafer ausgerichtet werden.

Claims

1. Ein Verfahren zum Positionieren erster und zweiten Objekte (14, 11) in gewünschtem Abstand (Z) voneinander, umfassend:

vorsehen eines Beugungsgitters (14a) auf dem ersten Objekt (14) und einer reflektierenden Oberfläche auf dem zweiten Objekt (11), wobei die reflektierende Oberfläche dem Gitter gegenüberliegt;

Bestrahlen des Gitters mit einem Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts; und

Empfangen gebeugter Lichtkomponenten (RL1, RL2, RL3), die eine durch das Gitter gebeugte Komponente und Komponenten, die durch das Gitter hindurchgegangen sind, von der reflektierenden Oberfläche reflektiert wurden und wieder durch das Gitter hindurchgegangen sind, umfassen, wobei sich die gebeugten Lichtkomponenten miteinander überlagert haben, um eine Intensitäts-Interferenzwellenform (W1) zu schaffen, die eine Umhüllung (W2) aufweist, gekennzeichnet durch

Anordnen der Objekte (14, 11) in einem Anfangsabstand, der so gewählt wird, um im wesentlichen in ein Wellental der Umhüllung (W2) zu fallen;

Bewegen der Objekte relativ zueinander, um den Anfangsabstand zu erhöhen oder zu verringern, während die Intensität der empfangenen Beugungslichtkomponenten ermittelt wird;

vorübergehendes Halten (227) des scheitelwertes einer Welle der Interferenzwellenform (W1) und Vergleichen (232) der Scheitelwerte aufeinanderfolgender Wellen der Interferenzwellenform mit dem vorübergehend gehaltenen Scheitelwert, während die Interferenzspitzen der aufeinanderfolgenden Wellen gezählt (230) werden;

Wiederbeginnen (233) des Zählens der Interferenzspitzen, falls und wenn ein scheitelwert (P2') höher als der gegenwärtig vorübergehend gehaltene Scheitelwert festgestellt wird und vorübergehendes Halten des höheren Scheitelwertes anstelle des gegenwärtig gehaltenen Scheitelwertes, aber Beibehalten des gegenwärtig vorübergehend gehaltenen Scheitelwertes, falls kein derart höherer Scheitelwert festgestellt wurde, wobei das Zählen nicht von neuem begonnen wird, falls kein solch höherer Scheitelwert innerhalb einer vorübergegebenen Zählungsanzahl (C) festgestellt wird, nachdem der letzte höchste Scheitelwert (P3') ermittelt wurde, wobei der letzte höchste Scheitelwert als repräsentativ für ein Maximum der Umhüllung (W2) der Intensitäts-Interferenzwellenform (W1) genommen wird;

weiteres Erhöhen bzw. Verringern des Anfangsabstandes während des Fortsetzen des Zählens der Intensitätsspitzen von dem letzten, für ein Umhüllungsmaximum charakteristischen höchsten Scheitelwert; und

Anhalten der Relativbewegung der Objekte, wenn die besagte Zählung von einen vorgegebenen Zählungswert (k) von dem höchsten Scheitelwert, bei dem der gewünschte Abstand (Z) zwischen den Objekten eingestellt wird, erreicht.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß der Lichtstrahl senkrecht auf das Gitter auffällt und das Bewegen und Ermitteln bewirkt werden, um das besagte Maximum der Umhüllung (W2) festzustellen, bei dem der Abstand (Z) zwischen den Objekten der Bedingung λZ/P²=k genügte worin λ die Wellenlänge des Lichtes, P die Gitterteilung und k eine ganze Zahl ist.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl in einem Winkel R auf das Gitter auftrifft, der der Bedingung 2P sinR/λ=1 genügt, und das Bewegen und Ermitteln bewirkt werden, um das besagte Maximum der Umhüllung (W2) festzustellen, bei dem der Abstand (Z) zwischen den Objekten der Bedingung λZ/P²=k/2 genügt, worin λ die Wellenlänge des Lichts, P die Gitterteilung und k eine ganze Zahl ist.

4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (14a) mit besagten ersten und zweiten Strahlen bestrahlt wird, wobei der erste Strahl senkrecht und der zweite Strahl in einem Winkel e auf das Gitter trifft, und, wenn der Abstand (Z) auf besagten gewünschten Wert festgesetzt wurde, der Zustand eines Abstandsfehlers entsprechend dem Phasenunterschied zwischen einem Abstandsermittlungssignal und einem Referenzsignal ermittelt wird, wobei jeweils eines besagter Signale für die Intensität empfangener gebeugter Lichtkomponenten, die von dem ersten Lichtstrahl stammen, und empfangener gebeugter Lichtkomponenten, die von dem zweiten Lichtstrahl stammen resultieren, repräsentativ ist und diese Signale den Abstand im Ansprechen auf den ermittelten Zustand des Abstandsfehlers korrigieren.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsermittlungssignal repräsentativ ist für die Intensität der positiven Beugungslichtkomponenten erster Ordnung, die von dem ersten Lichtstrahl stammen, und das Referenzsignal für die Intensität der negativen Beugungslichtkomponenten zweiter Ordnung, die von dem zweiten Lichtstrahl ausgehen, repräsentativ ist.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, um den gewünschten Abstand einzustellen und auch eine gewünschte Querausrichtung zu ermöglichen, gekennzeichnet durch:

vorsehen eines zweiten Beugungsgitters (14b) auf dem ersten Objekt (14) in der Nähe des ersten Gitters (14a);

vorsehen eines dritten Beugungsgitters (11b) auf dem zweiten Objekt (11) und dem zweiten Gitter gegenüberliegend;

Bestrahlen des zweiten Gitters (14b) mit einem weiteren Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts;

Empfangen von Beugungslichtkomponenten einschließlich einer durch das zweite Gitter gebeugten Komponente und einer Komponente, die das zweite Gitter passiert hat, durch das dritte Gitter gebeugt reflektiert wurde und das zweite Gitter wieder passiert hat;

Ermitteln der Intensität der Lichtkomponenten, die von dem zweiten und dritten Gitter empfangen wurden; und

Steuerung der Querausrichtung der Objekte im Ansprechen auf die ermittelte Intensität.

7. Ein verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zuerst genannte Strahl und der besagte weitere Strahl von einer Einzellichtquelle (15) stammen.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Beugungsgitter (14a, 14b) mit ihren Gitterlinien senkrecht zueinander in einer Ebene angeordnet sind.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Beugungsgitter (14a, 14b) unterschiedliche Teilungen haben, die kein ganzes Vielfaches voneinander sind.

10. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Beugungsgitter (14a, 14b) Teilungen aufweisen, die der Beziehung

PW²(k+1/2) = PG²k

genügen, wobei PG die Teilungen des ersten Gitters, PW die Teilung des zweiten Gitters und k eine ganze Zahl ist.

11. Vorrichtung zur Positionierung erster und zweiter Objekte in einem bestimmten Abstand (Z) voneinander, umfassend:

ein auf dem ersten Objekt vorgesehenes Beugungsgitter (14a) und eine auf dem zweiten Objekt (11) vorgesehene und dem Gitter gegenüberliegende reflektierende Oberfläche;

Bestrahlungsmittel (15) zum Bestrahlen des Gitters mit einem Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts; und Empfangsmittel (20) zum Empfangen gebeugter Lichtkomponenten (RL1, RL2, RL3) umfassend eine durch das Gitter gebeugte Komponente und Komponenten, die das Gitter passiert haben, durch die reflektierende Oberfläche reflektiert wurden und das Gitter wieder passiert haben, wobei sich die gebeugten Lichtkomponenten miteinander überlagert haben, um eine Intensitäts- Interferenzwellenform (W1) mit einer Umhüllung (W2) zu schaffen, gekennzeichnet durch

Antriebsmittel (13), die betätigbar sind, um die Objekte (14, 11) in einem Anfangsabstand anzuordnen, wobei dieser Anfangsabstand so gewählt wird, daß er im wesentlichen in ein Wellental der Umhüllung (W2) fällt, und um die Objekte relativ zueinander zu bewegen;

wobei die Empfangsmittel (20) einen Transducer zur Ermittlung der Intensität der empfangenen Komponenten gebeugten Lichts einschließen, während die Objekte zur Erhöhung oder Verringerung des Anfangsabstandes bewegt werden;

Haltemittel (227) zum zeitweiligen Halten des Scheitelwerts einer Welle der Interferenzwellenform (W1), Vergleichsmittel (232) zum Vergleichen der Scheitelwerte aufeinanderfolgender Wellen der Interferenzwellenform (W1) mit dem zeitweilig gehaltenen Scheitelwert und Zählmittel (230) zum Zählen der Interferenzspitzen der aufeinanderfolgenden Wellen;

Mittel (229, 233), die betätigbar sind, das Zählen der Interferenzspitzen durch die Zählmittel (230) erneut zu beginnen, falls und wenn ein Scheitelwert (P2') höher als der gegenwärtig zeitweilig gehaltene Scheitelwert durch den Transducer (20) ermittelt wird, wobei die Haltemittel (227) dann den höheren Scheitelwert anstelle des gegenwärtig gehaltenen Scheitelwerts zeitweilig halten, aber den gegenwärtig zeitweilig gehaltenen Scheitelwert aufrechterhalten, falls solch ein höherer Scheitelwert nicht ermittelt wird, wobei das Zählmittel (230) nicht erneut gestartet wird, falls kein solcher höherer Scheitelwert innerhalb einer vorgegebenen Zählungsanzahl (C) ermittelt wurde, nachdem der letzte höchste Scheitelwert (P3') ermittelt wurde, wobei der letzte höchste Scheitelwert als repräsentativ für ein Maximum der Umhüllung (W2) der Intensitäts-Interferenzwellenform (W1) genommen wird;

wobei das Antriebsmittel (13) zu weiterer Erhöhung bzw. Verringerung des Anfangsabstandes betätigbar ist, während das Zählmittel (230) das Zählen der Intensitätsspitzen von dem letzten höchsten, für ein Umhüllungsmaximum repräsentativen Scheitelwert fortsetzt; und

wobei das Zählmittel (230) zur Lieferung eines Signals an das Antriebsmittel (13) betätigbar ist, um die Relativbewegung der Objekte zu stoppen, wenn das Zählen einen vorgegebenen Zählungswert von dem höchsten Scheitelwert an erreicht, bei dem der gewünschte Abstand (Z) zwischen den Objekten eingestellt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch zweite Bestrahlungsmittel (33, 34) zur Bestrahlung des Gitters (14a) mit einem zweiten Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts, wobei der zuerst genannte Strahl senkrecht und der zweite Strahl in einem Winkel R auf das Gitter treffen; zweite Empfangsmittel (20A), umfassend einen Transducer zur Ermittlung der Intensität der empfangenen gebeugten Lichtkomponenten, die von dem zweiten Strahl stammen und ein für die ermittelte Intensität charakteristisches Referenzsignal liefern, Phasenfehlerfeststellungsmittel (239, 240), die betätigbar sind, nachdem das Zählmittel (230) die vorgegebene Zählung (K) erreicht hat, um einen Phasenfehler zwischen dem Abstandsermittlungssignal und dem Referenzsignal zu ermitteln, und Abstandssteuerungsmittel (241-243) zur Veranlassung des Antriebsmittels (13), eine Korrektur des Abstands (Z) auf den gewünschten Wert anzustreben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandssteuermittel eine Abstandsservoschaltung (245) zur Erzeugung eines Abstandsservosignals entsprechend 25 dem Abstandsermittlungssignal umfaßt, und zur Lieferung des Abstandsservosignals an das Antriebsmittel (13), um den Abstand an einem Abstandsservopunkt (S) einzustellen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, um den gewünschten Abstand einzustellen und ferner eine gewünschte Querausrichtung zur ermöglichen, gekennzeichnet durch:

ein zweites Beugungsgitter (14b), das auf dem ersten Objekt (14) in der Nähe des ersten Gitters (14a) vorgesehen ist; ein drittes Beugungsgitter (11b), das auf dem zweiten Objekt (11) und dem zweiten Gitter gegenüberliegend vorgesehen ist;

Bestrahlungsmittel (15) zur Bestrahlung des zweiten Gitters mit einem Strahl kohärenten oder quasi-monochromatischen Lichts;

Empfangsmittel (20) zum Empfangen der gebeugten Lichtkomponenten, die eine durch das zweite Gitter gebeugte Komponente und eine Komponente, die durch das zweite Gitter hindurchgegangen ist, von dem dritten Gitter gebeugt reflektiert wurde und wieder durch das zweite Gitter hindurchgegangen ist, umfassen, wobei das Empfangsmittel (20) einen Transducer zur Ermittlung der Intensität der empfangenen gebeugten Lichtkomponenten und zur Schaffung eines für die ermittelte Intensität repräsentativen Ausrichtungssignals einschließt; und

auf das Ausrichtungssignal ansprechende Ausrichtungssteuersignal-Verarbeitungsmittel (36), um ein Querpositionsfehlersignal zur Lieferung an die Antriebsmittel (13, 37) zu schaffen, um zu einer Korrektur der Querausrichtung der Objekte zu einer gewünschten Ausrichtung zu führen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch erste, zweite und dritte Sätze besagter Beugungsgitter (14a, 14b, 11b), besagter Bestrahlungsmittel (15), besagter Empfangsmittel (20) und besagter Ausrichtungssteuerungssignal- Verarbeitungsmittel (36), um eine Dreipunktausrichtung in den R-, X- und Y-Achsen zu schaffen.