JPH04361103A - 相対位置検出方法及び装置 - Google Patents
相対位置検出方法及び装置Info
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- JPH04361103A JPH04361103A JP16083991A JP16083991A JPH04361103A JP H04361103 A JPH04361103 A JP H04361103A JP 16083991 A JP16083991 A JP 16083991A JP 16083991 A JP16083991 A JP 16083991A JP H04361103 A JPH04361103 A JP H04361103A
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相対位置検出装置に関
するものであり、特に、半導体ＩＣやＬＳＩを製造する
ための露光装置や、パターン評価装置に好適に応用でき
る相対位置検出装置に関するものである。
するものであり、特に、半導体ＩＣやＬＳＩを製造する
ための露光装置や、パターン評価装置に好適に応用でき
る相対位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体ＩＣやＬＳＩの微細化に伴
い、マスクパターンをウエハに一括して、もしくはステ
ップ・アンド・リピート方式によって露光転写する際に
、マスクとウエハとを互いに高精度に位置合わせする技
術が不可欠なものとなっている。
い、マスクパターンをウエハに一括して、もしくはステ
ップ・アンド・リピート方式によって露光転写する際に
、マスクとウエハとを互いに高精度に位置合わせする技
術が不可欠なものとなっている。
【０００３】このような位置合わせ技術として、従来は
光ヘテロダイン干渉を利用して、マスクとウエハとの微
小変位を測定する方法、あるいは精密な位置合わせを行
う方法が提案されている。このような方法の一例として
、図５に示すような二つの回折格子で生じた２重回折光
を用いたものが、特開昭５６−６１６０８号公報に開示
されている。
光ヘテロダイン干渉を利用して、マスクとウエハとの微
小変位を測定する方法、あるいは精密な位置合わせを行
う方法が提案されている。このような方法の一例として
、図５に示すような二つの回折格子で生じた２重回折光
を用いたものが、特開昭５６−６１６０８号公報に開示
されている。
【０００４】図５において、符号２３は透過型回折格子
、２４は反射型回折格子、２５， ２６はそれぞれ周波
数が互いに僅かにずれた２波長の入射光、２７、２８は
所望の回折光、２５−２３， ２６−２３は透過型回折
格子２３からの−１次透過回折光、２５−２３′，２６
−２３′は前記透過回折光２５−２３， ２６−２３の
反射型回折格子２４からの−１次反射回折光、２５−２
４，２６−２４は透過型回折格子２３を０次透過した光
の反射型回折格子２４からの＋１次反射回折光、２９は
透過型回折格子２３を０次透過した光の反射型回折格子
２４からの−１次反射回折光が合成された光である。透
過型回折格子２３の格子ピッチＰ１は、反射型回折格子
の格子ピッチＰ２の１／２になるように構成されている
。
、２４は反射型回折格子、２５， ２６はそれぞれ周波
数が互いに僅かにずれた２波長の入射光、２７、２８は
所望の回折光、２５−２３， ２６−２３は透過型回折
格子２３からの−１次透過回折光、２５−２３′，２６
−２３′は前記透過回折光２５−２３， ２６−２３の
反射型回折格子２４からの−１次反射回折光、２５−２
４，２６−２４は透過型回折格子２３を０次透過した光
の反射型回折格子２４からの＋１次反射回折光、２９は
透過型回折格子２３を０次透過した光の反射型回折格子
２４からの−１次反射回折光が合成された光である。透
過型回折格子２３の格子ピッチＰ１は、反射型回折格子
の格子ピッチＰ２の１／２になるように構成されている
。
【０００５】一般に、格子ピッチＰの回折格子に波長λ
の光を鉛直方向から入射させた場合、回折光はθ＝ｓｉ
ｎ−１（ｍ・λ／Ｐ） （ｍ＝０，±１，±２，・・・） で表されるθの方向でのみ強くなり、ｍの値によってｍ
次の回折光と呼ばれている。
の光を鉛直方向から入射させた場合、回折光はθ＝ｓｉ
ｎ−１（ｍ・λ／Ｐ） （ｍ＝０，±１，±２，・・・） で表されるθの方向でのみ強くなり、ｍの値によってｍ
次の回折光と呼ばれている。
【０００６】図５において、入射光２５、２６は、透過
型回折格子２３により回折されて、それぞれ−１次透過
回折光２５−２３， ２６−２３となり、これらの−１
次透過回折光２５−２３， ２６−２３は、反射型回折
格子２４により再び回折されて、それぞれ−１次反射回
折光２５−２３′、２６−２３′となる。−１次透過回
折光２５−２３， ２６−２３の反射型回折格子２４へ
の入射方向が、それぞれ θ−１＝ｓｉｎ−１（−λ１ ／Ｐ２ ）θ−２＝ｓｉ
ｎ−１（−λ２ ／Ｐ２ ）となるように、入射光２５
、２６の入射方向を決定すると、光の速度をＣ、波長λ
１ 、λ２ の入射光の周波数をそれぞれｆ１ ，ｆ２
としたとき、２本の入射光の周波数差Δｆ、すなわち
ビート信号の周波数はΔｆ＝｜ｆ１ −ｆ２ ｜＝｜１
／λ１ −１／λ２ ｜・Ｃとなる。ここで、Δｆは、
数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の値であり、この値は光速に
比べて十分に小さいため、θ−１＝−θ＋１とみなすこ
とができ、したがって、反射型回折格子２４の−１次反
射回折光２５−２３′， ２６−２３′は、それぞれ回
折格子２４の鉛直方向に回折されるため、光学的に合成
されて所望の回折光２７になる。
型回折格子２３により回折されて、それぞれ−１次透過
回折光２５−２３， ２６−２３となり、これらの−１
次透過回折光２５−２３， ２６−２３は、反射型回折
格子２４により再び回折されて、それぞれ−１次反射回
折光２５−２３′、２６−２３′となる。−１次透過回
折光２５−２３， ２６−２３の反射型回折格子２４へ
の入射方向が、それぞれ θ−１＝ｓｉｎ−１（−λ１ ／Ｐ２ ）θ−２＝ｓｉ
ｎ−１（−λ２ ／Ｐ２ ）となるように、入射光２５
、２６の入射方向を決定すると、光の速度をＣ、波長λ
１ 、λ２ の入射光の周波数をそれぞれｆ１ ，ｆ２
としたとき、２本の入射光の周波数差Δｆ、すなわち
ビート信号の周波数はΔｆ＝｜ｆ１ −ｆ２ ｜＝｜１
／λ１ −１／λ２ ｜・Ｃとなる。ここで、Δｆは、
数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の値であり、この値は光速に
比べて十分に小さいため、θ−１＝−θ＋１とみなすこ
とができ、したがって、反射型回折格子２４の−１次反
射回折光２５−２３′， ２６−２３′は、それぞれ回
折格子２４の鉛直方向に回折されるため、光学的に合成
されて所望の回折光２７になる。
【０００７】また、入射光２５、２６は透過型回折格子
２３により０次回折され、更に反射型回折格子２４によ
り反射回折されて＋１次反射回折光２５−２４， ２６
−２４となる。これらの＋１次反射回折光２５−２４、
２６−２４は透過型回折格子２３の裏面に、この裏面の
鉛直方向にたいして Ψ−１＝ｓｉｎ−１（−λ１ ／Ｐ１ ）Ψ＋１＝ｓｉ
ｎ−１（λ２ ／Ｐ１ ）の方向、すなわち透過型回折
格子２３の裏面に対する±１次回折光の方向から入射す
るため、透過型回折格子２３によってそれぞれ−１次回
折して鉛直方向の回折光となり、同様に光学的に合成さ
れて所望の回折光２８になる。
２３により０次回折され、更に反射型回折格子２４によ
り反射回折されて＋１次反射回折光２５−２４， ２６
−２４となる。これらの＋１次反射回折光２５−２４、
２６−２４は透過型回折格子２３の裏面に、この裏面の
鉛直方向にたいして Ψ−１＝ｓｉｎ−１（−λ１ ／Ｐ１ ）Ψ＋１＝ｓｉ
ｎ−１（λ２ ／Ｐ１ ）の方向、すなわち透過型回折
格子２３の裏面に対する±１次回折光の方向から入射す
るため、透過型回折格子２３によってそれぞれ−１次回
折して鉛直方向の回折光となり、同様に光学的に合成さ
れて所望の回折光２８になる。
【０００８】これらの回折光２７、２８から得られる光
ヘテロダイン干渉によるビート信号の位相は、図５に示
す回折格子２３と２４との間の相対的な変位によって変
化する。したがって、例えば、半導体ウエハとマスクと
を位置合わせするような場合には、入射光２５， ２６
と同じ光をあらかじめ光源から分岐して取り出して、そ
れぞれの光を合成して、基準となるビート信号を得るよ
うな光学系を構成しておき、この光学系から得た基準ビ
ート信号と、ウエハ及びマスク上に重ねて形成した回折
格子によって回折されて得た回折光２７， ２８のビー
ト信号との位相差を検出して、マスクとウエハの位置合
わせを行うことができる。
ヘテロダイン干渉によるビート信号の位相は、図５に示
す回折格子２３と２４との間の相対的な変位によって変
化する。したがって、例えば、半導体ウエハとマスクと
を位置合わせするような場合には、入射光２５， ２６
と同じ光をあらかじめ光源から分岐して取り出して、そ
れぞれの光を合成して、基準となるビート信号を得るよ
うな光学系を構成しておき、この光学系から得た基準ビ
ート信号と、ウエハ及びマスク上に重ねて形成した回折
格子によって回折されて得た回折光２７， ２８のビー
ト信号との位相差を検出して、マスクとウエハの位置合
わせを行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すように、上述した従来の方法では位置合わせに必要
な回折光２７， ２８以外に回折光２９が存在する。こ
の回折光２９は、入射光２５， ２６が透過型回折格子
２３により０次回折され、この光が反射型回折格子２４
にそれぞれθ−１、θ＋１の入射角で入射してここで反
射回折され、反射型回折格子２４からの−１次反射回折
光が光学的に合成されて、透過型回折格子２３に対して
鉛直方向に進んだものである。この回折光２９は、所望
の回折光２７， ２８と同一方向に生じるため、回折光
２９と所望の回折光２７， ２８との間で干渉が生じる
こととなる。 しかも回折光２９は、反射型回折格子２４によってのみ
回折して生じた合成回折光であるのに対して、所望の回
折光２７， ２８は透過型回折格子２３と反射型回折格
子２４とで回折して生じた、２重回折光である。したが
って、回折光２９の回折光強度は２重回折光２７， ２
８の強度に比べて強く、所望の回折光の進行方向に生じ
る回折光の主成分になるため、位置情報信号となる回折
光２７， ２８の雑音として作用することとなる。この
回折光２９と、所望の回折光２７， ２８との間に生じ
る光ヘテロダイン干渉によるビート信号は、回折格子２
３と２４とに相対的な変位が生じても位相変化生じず、
したがって、回折光２９を使って位置合わせを行うこと
はできない。また、回折光２７， ２８から得られるビ
ート信号と、回折光２９から得られるビート信号とが相
互に干渉を起こし、この干渉によって基準となるビート
信号と、所望の回折光２７， ２８からのビート信号と
の位相差が変動してしまい、位置合わせの精度が劣化す
るという欠点があった。
示すように、上述した従来の方法では位置合わせに必要
な回折光２７， ２８以外に回折光２９が存在する。こ
の回折光２９は、入射光２５， ２６が透過型回折格子
２３により０次回折され、この光が反射型回折格子２４
にそれぞれθ−１、θ＋１の入射角で入射してここで反
射回折され、反射型回折格子２４からの−１次反射回折
光が光学的に合成されて、透過型回折格子２３に対して
鉛直方向に進んだものである。この回折光２９は、所望
の回折光２７， ２８と同一方向に生じるため、回折光
２９と所望の回折光２７， ２８との間で干渉が生じる
こととなる。 しかも回折光２９は、反射型回折格子２４によってのみ
回折して生じた合成回折光であるのに対して、所望の回
折光２７， ２８は透過型回折格子２３と反射型回折格
子２４とで回折して生じた、２重回折光である。したが
って、回折光２９の回折光強度は２重回折光２７， ２
８の強度に比べて強く、所望の回折光の進行方向に生じ
る回折光の主成分になるため、位置情報信号となる回折
光２７， ２８の雑音として作用することとなる。この
回折光２９と、所望の回折光２７， ２８との間に生じ
る光ヘテロダイン干渉によるビート信号は、回折格子２
３と２４とに相対的な変位が生じても位相変化生じず、
したがって、回折光２９を使って位置合わせを行うこと
はできない。また、回折光２７， ２８から得られるビ
ート信号と、回折光２９から得られるビート信号とが相
互に干渉を起こし、この干渉によって基準となるビート
信号と、所望の回折光２７， ２８からのビート信号と
の位相差が変動してしまい、位置合わせの精度が劣化す
るという欠点があった。
【００１０】本発明は、上述した課題を解決すべくなさ
れたものであり、位置合わせに必要な回折光のみを取り
出して、安定したビート信号を得、位置検出精度の向上
を図った相対位置検出装置を提供することを目的とする
ものである。
れたものであり、位置合わせに必要な回折光のみを取り
出して、安定したビート信号を得、位置検出精度の向上
を図った相対位置検出装置を提供することを目的とする
ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、本発明の相対位置検出方法は、相対位置を
検出すべき第１の位置合わせマークと第２の位置合わせ
マークとを所定の方向において異なるピッチでそれぞれ
形成し、それぞれ周波数が僅かに異なる複数の光ビーム
を干渉させた干渉光を前記第１及び第２の位置合わせマ
ークに照射し、前記第１の位置合わせマークによって前
記所定の方向に回折された第１の回折光と、前記第２の
位置合わせマークによって前記第１の回折光とは前記所
定の方向において分離されて回折された第２の回折光と
を検出し、これらの第１及び第２の回折光間の相対的な
関係から前記第１及び第２の位置合わせマークの相対的
な位置ずれを検出することを特徴とするものである。ま
た、本発明の相対位置検出装置は、周波数が僅かに異な
る複数の光ビームを発生する光源と、この光源からでた
複数の光ビームを互いに干渉させて干渉光を生成する干
渉光生成手段と、相対位置を検出すべき第１及び第２の
位置合わせマークに前記干渉光を照射する干渉光照射手
段と、第１の方向においては前記干渉光の干渉縞のピッ
チと同じ第１のピッチで形成され、前記第１の方向に直
交する第２の方向においては前記干渉縞のピッチと異な
る第２のピッチで形成された前記第１の位置合わせマー
クによって生じる第１の回折光、及び、前記第１の方向
においては前記第１のピッチで形成され、前記第２の方
向においては前記第２のピッチとは異なる第３のピッチ
で形成された前記第２の位置合わせマークによって前記
第１の回折光とは分離されて生じる第２の回折光とを、
それぞれ分離して検出する分離検出手段と、この分離検
出手段によって検出したそれぞれの位置合わせマークか
らの回折光間の相対的な関係から前記第１及び第２の位
置合わせマークの相対的な位置ずれ量を算出する信号処
理手段とを具える事を特徴とするものである。
するために、本発明の相対位置検出方法は、相対位置を
検出すべき第１の位置合わせマークと第２の位置合わせ
マークとを所定の方向において異なるピッチでそれぞれ
形成し、それぞれ周波数が僅かに異なる複数の光ビーム
を干渉させた干渉光を前記第１及び第２の位置合わせマ
ークに照射し、前記第１の位置合わせマークによって前
記所定の方向に回折された第１の回折光と、前記第２の
位置合わせマークによって前記第１の回折光とは前記所
定の方向において分離されて回折された第２の回折光と
を検出し、これらの第１及び第２の回折光間の相対的な
関係から前記第１及び第２の位置合わせマークの相対的
な位置ずれを検出することを特徴とするものである。ま
た、本発明の相対位置検出装置は、周波数が僅かに異な
る複数の光ビームを発生する光源と、この光源からでた
複数の光ビームを互いに干渉させて干渉光を生成する干
渉光生成手段と、相対位置を検出すべき第１及び第２の
位置合わせマークに前記干渉光を照射する干渉光照射手
段と、第１の方向においては前記干渉光の干渉縞のピッ
チと同じ第１のピッチで形成され、前記第１の方向に直
交する第２の方向においては前記干渉縞のピッチと異な
る第２のピッチで形成された前記第１の位置合わせマー
クによって生じる第１の回折光、及び、前記第１の方向
においては前記第１のピッチで形成され、前記第２の方
向においては前記第２のピッチとは異なる第３のピッチ
で形成された前記第２の位置合わせマークによって前記
第１の回折光とは分離されて生じる第２の回折光とを、
それぞれ分離して検出する分離検出手段と、この分離検
出手段によって検出したそれぞれの位置合わせマークか
らの回折光間の相対的な関係から前記第１及び第２の位
置合わせマークの相対的な位置ずれ量を算出する信号処
理手段とを具える事を特徴とするものである。
【００１２】本発明の相対位置検出方法の概念を図１及
び図２を参照して以下に説明する。図１に示すように、
それぞれ ω１ （＝ω０ ＋Δω）、 ω２ （＝ω０−
Δω）の角周波数をもつ平面波面の２本のレーザ光３１
、３２を、所定の角度θで干渉させると、点Ａにおける
強度Ｉは Ｉ（ｘ，ｔ）＝Ｉ０ ｃｏｓ２ （Δωｔ＋ｋ・ｘ・ｓ
ｉｎθ） で表すことができる。ここで、Ｉ０ はレーザ強度、ｋ
はω０ ／ｃ， ｃは光速である。
び図２を参照して以下に説明する。図１に示すように、
それぞれ ω１ （＝ω０ ＋Δω）、 ω２ （＝ω０−
Δω）の角周波数をもつ平面波面の２本のレーザ光３１
、３２を、所定の角度θで干渉させると、点Ａにおける
強度Ｉは Ｉ（ｘ，ｔ）＝Ｉ０ ｃｏｓ２ （Δωｔ＋ｋ・ｘ・ｓ
ｉｎθ） で表すことができる。ここで、Ｉ０ はレーザ強度、ｋ
はω０ ／ｃ， ｃは光速である。
【００１３】したがって、レーザ光３１， ３２によっ
て生じる干渉の干渉強度は位置によって異なり、かつ、
その強度は時間的に変化している。すなわち、レーザ光
３１、３２の入射角度θで決定されたピッチをもつ干渉
縞が、それぞれの入射光のもつ周波数の差で流れている
干渉光となる。
て生じる干渉の干渉強度は位置によって異なり、かつ、
その強度は時間的に変化している。すなわち、レーザ光
３１、３２の入射角度θで決定されたピッチをもつ干渉
縞が、それぞれの入射光のもつ周波数の差で流れている
干渉光となる。
【００１４】図２は、相対位置を検出すべき第１及び第
２の位置検出マークの構成を示す図である。ここでは、
露光マスクと半導体ウエハ上に形成した第１及び第２の
位置合わせマークを例にとって説明する。図２において
、露光マスクと半導体ウエハとは紙面に直交する方向に
重なるように配置されており、露光マスク１３及び半導
体ウエハ１５には、第１及び第２の位置合わせマーク１
４， １６がマトリックス状にそれぞれ配置されている
。露光マスク１３の、半導体ウエハ１５に形成された位
置合わせマーク１６に対向する部分には光透過部１４ａ
が設けられており、入射光はこの光透過部１４ａを透過
して、第２の位置合わせマーク１６を照射するように構
成されている。露光マスク１３上の第１の位置合わせマ
ーク１４はＸ方向におけるピッチがＰ１ 、Ｙ方向にお
けるピッチがＰｍ になるように形成されており、一方
、半導体ウエハ１５上の第２の位置合わせマーク１６は
Ｘ方向におけるピッチがＰ１ ， Ｙ方向におけるピッ
チがＰＷ となるように形成されている。すなわち、第
１及び第２の位置合わせマークは、Ｘ方向におけるピッ
チＰ１ は一致させて、Ｙ方向におけるピッチＰｍ ，
ＰＷ は異なるように形成されている。
２の位置検出マークの構成を示す図である。ここでは、
露光マスクと半導体ウエハ上に形成した第１及び第２の
位置合わせマークを例にとって説明する。図２において
、露光マスクと半導体ウエハとは紙面に直交する方向に
重なるように配置されており、露光マスク１３及び半導
体ウエハ１５には、第１及び第２の位置合わせマーク１
４， １６がマトリックス状にそれぞれ配置されている
。露光マスク１３の、半導体ウエハ１５に形成された位
置合わせマーク１６に対向する部分には光透過部１４ａ
が設けられており、入射光はこの光透過部１４ａを透過
して、第２の位置合わせマーク１６を照射するように構
成されている。露光マスク１３上の第１の位置合わせマ
ーク１４はＸ方向におけるピッチがＰ１ 、Ｙ方向にお
けるピッチがＰｍ になるように形成されており、一方
、半導体ウエハ１５上の第２の位置合わせマーク１６は
Ｘ方向におけるピッチがＰ１ ， Ｙ方向におけるピッ
チがＰＷ となるように形成されている。すなわち、第
１及び第２の位置合わせマークは、Ｘ方向におけるピッ
チＰ１ は一致させて、Ｙ方向におけるピッチＰｍ ，
ＰＷ は異なるように形成されている。
【００１５】上述した２本のレーザ光３１， ３２を、
これらのレーザ光の干渉によって生じる流れる干渉縞の
ピッチが、第１及び第２の位置合わせマーク１４， １
６のＸ方向におけるピッチＰ１に一致するような角度で
露光マスク１３及び半導体ウエハ１５に入射させること
によって、干渉光は第１及び第２の位置合わせマーク１
４， １６Ｙ方向におけるマークエッジから、それぞれ
のピッチＰｍ ， ＰＷ に応じた回折角でＹ方向にの
み回折され、Ｙ方向回折光が発生する。
これらのレーザ光の干渉によって生じる流れる干渉縞の
ピッチが、第１及び第２の位置合わせマーク１４， １
６のＸ方向におけるピッチＰ１に一致するような角度で
露光マスク１３及び半導体ウエハ１５に入射させること
によって、干渉光は第１及び第２の位置合わせマーク１
４， １６Ｙ方向におけるマークエッジから、それぞれ
のピッチＰｍ ， ＰＷ に応じた回折角でＹ方向にの
み回折され、Ｙ方向回折光が発生する。
【００１６】ここで、例えば、これらのＹ方向回折光の
うちのそれぞれの＋１次回折光について考えると、それ
ぞれの＋１次回折光は、位置合わせマーク１４， １６
のフーリエ面近傍において、上述のピッチＰＷ ， Ｐ
ｍ で決定される位置に分離して集光する。したがって
、位置合わせマーク１４， １６にＹ方向において所定
のピッチ差を与えることによって、各々の回折光を分離
して検出することが可能である。このようにして、分離
して検出した各々の＋１次回折光を光電検出すると、位
置合わせマーク１４， １６を照明する照明光にそもそ
も光ヘテロダイン干渉が生じているため、各々の＋１次
回折光にはビート信号が生じる。このビート信号間には
、位置合わせマーク１４， １６のＸ方向におけるずれ
量ｄに応じた位相差が生じ、この位相差を検出すること
によって、位置ずれ量ｄを算出することができる。
うちのそれぞれの＋１次回折光について考えると、それ
ぞれの＋１次回折光は、位置合わせマーク１４， １６
のフーリエ面近傍において、上述のピッチＰＷ ， Ｐ
ｍ で決定される位置に分離して集光する。したがって
、位置合わせマーク１４， １６にＹ方向において所定
のピッチ差を与えることによって、各々の回折光を分離
して検出することが可能である。このようにして、分離
して検出した各々の＋１次回折光を光電検出すると、位
置合わせマーク１４， １６を照明する照明光にそもそ
も光ヘテロダイン干渉が生じているため、各々の＋１次
回折光にはビート信号が生じる。このビート信号間には
、位置合わせマーク１４， １６のＸ方向におけるずれ
量ｄに応じた位相差が生じ、この位相差を検出すること
によって、位置ずれ量ｄを算出することができる。
【００１７】すなわち、本発明の相対位置検出方法によ
れば、相対位置を検出すべき第１の位置合わせマークと
、第２の位置合わせマークとを、第１の方向におけるピ
ッチは同じになるように、一方、前記第１の方向に直交
する第２の方向におけるピッチは互いに異なるように構
成し、光ヘテロダイン干渉光を、干渉縞のピッチが前記
第１の方向におけるピッチと同じになるようにして第１
及び第２の位置合わせマークに照射することによって、
それぞれのマークの位置情報を含む回折光を、前記第２
の方向における位置合わせマーク間のピッチ差に応じて
、第１の位置合わせマークで回折された回折光と、第２
の位置合わせマークで回折された回折光とを分離して検
出することが可能となり、これらの分離して検出した回
折光の相対的な関係から、２つの位置合わせマークの相
対的な位置ずれ量を求めることができる。
れば、相対位置を検出すべき第１の位置合わせマークと
、第２の位置合わせマークとを、第１の方向におけるピ
ッチは同じになるように、一方、前記第１の方向に直交
する第２の方向におけるピッチは互いに異なるように構
成し、光ヘテロダイン干渉光を、干渉縞のピッチが前記
第１の方向におけるピッチと同じになるようにして第１
及び第２の位置合わせマークに照射することによって、
それぞれのマークの位置情報を含む回折光を、前記第２
の方向における位置合わせマーク間のピッチ差に応じて
、第１の位置合わせマークで回折された回折光と、第２
の位置合わせマークで回折された回折光とを分離して検
出することが可能となり、これらの分離して検出した回
折光の相対的な関係から、２つの位置合わせマークの相
対的な位置ずれ量を求めることができる。
【００１８】また、本発明の相対位置検出装置では、光
源からでた互いに周波数が僅かに異なる複数の光ビーム
を、互いに干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を相
対位置を検出すべき第１及び第２の位置合わせマークに
照射し、第１及び第２の位置合わせマークによって、前
記第１及び第２の位置検出マークの所定の方向における
ピッチ差に応じて分離されて回折される回折光をそれぞ
れ分離して検出し、このようにして検出した回折光、す
なわち、それぞれの位置合わせマークの位置情報を含む
回折光の相対的な関係から前記第１及び第２の位置合わ
せマークの相対的な位置ずれ量を算出するように構成し
ている。したがって、従来例のように、２重回折光を検
出したときに生じる、雑音として働く０次光は発生せず
、それぞれの位置検出マークで発生した位置合わせに必
要な回折光を、それぞれ分離して取り出すことが可能と
なる。したがって、安定したビート信号を得ることがで
き、位置検出精度を向上させることができる。
源からでた互いに周波数が僅かに異なる複数の光ビーム
を、互いに干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を相
対位置を検出すべき第１及び第２の位置合わせマークに
照射し、第１及び第２の位置合わせマークによって、前
記第１及び第２の位置検出マークの所定の方向における
ピッチ差に応じて分離されて回折される回折光をそれぞ
れ分離して検出し、このようにして検出した回折光、す
なわち、それぞれの位置合わせマークの位置情報を含む
回折光の相対的な関係から前記第１及び第２の位置合わ
せマークの相対的な位置ずれ量を算出するように構成し
ている。したがって、従来例のように、２重回折光を検
出したときに生じる、雑音として働く０次光は発生せず
、それぞれの位置検出マークで発生した位置合わせに必
要な回折光を、それぞれ分離して取り出すことが可能と
なる。したがって、安定したビート信号を得ることがで
き、位置検出精度を向上させることができる。
【００１９】
【実施例】図３は、本発明の相対位置検出装置の一実施
例の概略構成を示す図である。本実施例は、本発明の相
対位置検出装置を半導体ＩＣやＬＳＩを製造するための
Ｘ線露光装置に適用した例である。
例の概略構成を示す図である。本実施例は、本発明の相
対位置検出装置を半導体ＩＣやＬＳＩを製造するための
Ｘ線露光装置に適用した例である。
【００２０】図３において、符号１は、周波数が互いに
僅かに異なり、偏光面が互いに直交する２波長の光を発
生する２波長直交偏光レーザ光源（以下「光源」と略す
）、２はビーム拡大器、３はビームスプリッタ（以下「
ＰＢＳ」と略す）、４、６は１／４λ板、５は固定ミラ
ー、７は角度調整可能な可動ミラー、８は偏光子、１０
， １２， １８， ２０はレンズ、１３はマスク、１
４はマスク１３の上に形成された第１の位置合わせマー
ク、１５は半導体ウエハ、１６はマスク１６の上に形成
された第２の位置合わせマーク、１１， １７はウエハ
１５あるいはマスク１３のフーリエ面ほぼ共役な位置に
設置され、部分的に反射率が大きく異なるように構成さ
れた特殊なビームスプリッタ（以下「ＳＢＳ１ 」，「
ＳＢＳ２ 」と略す）、１９， ２１は光電検出器、２
２は信号処理回路である。なお、マスク１３には、第１
の位置合わせマーク１４を形成すると共に、光透過部１
４ａが形成されており、マスク１３を照射した光の一部
は、第１の位置合わせマーク１４によって回折され、他
の一部は光透過部１４ａを透過して、マスク１３の下方
に位置するウエハ１５に形成された第２の位置合わせマ
ーク１６を照射し、ここで回折されるように構成されて
いる。また、第１の位置合わせマーク１４と第２の位置
合わせマーク１６とは、図２に示す関係に則って形成さ
れている。すなわち、それぞれのマークのＸ方向におけ
るピッチＰ１ は同じになるように、Ｙ方向におけるピ
ッチＰｍ，Ｐｗは異なるように形成されている。
僅かに異なり、偏光面が互いに直交する２波長の光を発
生する２波長直交偏光レーザ光源（以下「光源」と略す
）、２はビーム拡大器、３はビームスプリッタ（以下「
ＰＢＳ」と略す）、４、６は１／４λ板、５は固定ミラ
ー、７は角度調整可能な可動ミラー、８は偏光子、１０
， １２， １８， ２０はレンズ、１３はマスク、１
４はマスク１３の上に形成された第１の位置合わせマー
ク、１５は半導体ウエハ、１６はマスク１６の上に形成
された第２の位置合わせマーク、１１， １７はウエハ
１５あるいはマスク１３のフーリエ面ほぼ共役な位置に
設置され、部分的に反射率が大きく異なるように構成さ
れた特殊なビームスプリッタ（以下「ＳＢＳ１ 」，「
ＳＢＳ２ 」と略す）、１９， ２１は光電検出器、２
２は信号処理回路である。なお、マスク１３には、第１
の位置合わせマーク１４を形成すると共に、光透過部１
４ａが形成されており、マスク１３を照射した光の一部
は、第１の位置合わせマーク１４によって回折され、他
の一部は光透過部１４ａを透過して、マスク１３の下方
に位置するウエハ１５に形成された第２の位置合わせマ
ーク１６を照射し、ここで回折されるように構成されて
いる。また、第１の位置合わせマーク１４と第２の位置
合わせマーク１６とは、図２に示す関係に則って形成さ
れている。すなわち、それぞれのマークのＸ方向におけ
るピッチＰ１ は同じになるように、Ｙ方向におけるピ
ッチＰｍ，Ｐｗは異なるように形成されている。
【００２１】図４は、マスク１３上に形成された第１の
位置合わせマーク１４で回折された回折光と、ウエハ１
５上に形成された第２の位置合わせマーク１６で回折さ
れた回折光とをビームスプリッタＳＢＳ１ １１，ＳＢ
Ｓ２１７面上で観察した状態を示す図である。
位置合わせマーク１４で回折された回折光と、ウエハ１
５上に形成された第２の位置合わせマーク１６で回折さ
れた回折光とをビームスプリッタＳＢＳ１ １１，ＳＢ
Ｓ２１７面上で観察した状態を示す図である。
【００２２】マスク１３は、マスクステージ（図示せず
）上に搭載されており、このマスクステージは、Ｘ，Ｙ
方向に駆動可能に、かつ、マスクステージの中心を通る
ステージ面上の任意の線を中心に回動可能に構成されて
いる。マスク１３は、図示しない位置合わせ機構を用い
て所定の位置に位置決めする。本実施例の相対位置検出
装置を利用しが位置合わせが終了した後、ウエハ１５の
表面に塗布されたレジストを感光させるのに有効な波長
の光（例えばＸ線領域を含む露光光）をマスク１３を介
してウエハ１５に照射する。この露光光の照明により、
マスク１３に形成されたマスクパターンがウエハ１５の
表面に密着露光される。
）上に搭載されており、このマスクステージは、Ｘ，Ｙ
方向に駆動可能に、かつ、マスクステージの中心を通る
ステージ面上の任意の線を中心に回動可能に構成されて
いる。マスク１３は、図示しない位置合わせ機構を用い
て所定の位置に位置決めする。本実施例の相対位置検出
装置を利用しが位置合わせが終了した後、ウエハ１５の
表面に塗布されたレジストを感光させるのに有効な波長
の光（例えばＸ線領域を含む露光光）をマスク１３を介
してウエハ１５に照射する。この露光光の照明により、
マスク１３に形成されたマスクパターンがウエハ１５の
表面に密着露光される。
【００２３】一方、ウエハ１５もＸ，Ｙ方向及びＺ方向
に移動可能に構成され、かつ、上述のマスクステージ同
様にウエハ搭載面の中心を通るステージ面上の任意の線
を中心に回動可能に構成されたウエハステージ（図示せ
ず）上に載置されている。このステージは、Ｘ，Ｙ，Ｚ
方向及び回転方向において微動調整が可能となるように
モータ等の微動機構（図示せず）を具えている。ステー
ジのＸＹ方向における位置は、レーザ干渉計等の測定手
段で、例えば０．０４μｍの精度で常時検出されている
。但し、ステージのＸ、Ｙ方向における微動調整機構は
２ｎｍ程度の微動調整が可能である。本発明の相対位置
検出装置によって、マスク１３とウエハ１５との相対的
な位置ずれ量を求め、この位置ずれ量を、例えば図示し
ないウエハステージ駆動機構にフィードバックすること
により位置合わせを完了する。
に移動可能に構成され、かつ、上述のマスクステージ同
様にウエハ搭載面の中心を通るステージ面上の任意の線
を中心に回動可能に構成されたウエハステージ（図示せ
ず）上に載置されている。このステージは、Ｘ，Ｙ，Ｚ
方向及び回転方向において微動調整が可能となるように
モータ等の微動機構（図示せず）を具えている。ステー
ジのＸＹ方向における位置は、レーザ干渉計等の測定手
段で、例えば０．０４μｍの精度で常時検出されている
。但し、ステージのＸ、Ｙ方向における微動調整機構は
２ｎｍ程度の微動調整が可能である。本発明の相対位置
検出装置によって、マスク１３とウエハ１５との相対的
な位置ずれ量を求め、この位置ずれ量を、例えば図示し
ないウエハステージ駆動機構にフィードバックすること
により位置合わせを完了する。
【００２４】光源１から出射された、周波数が互いに僅
かに異なり偏光面が互いに直交する２波長のレーザビー
ムは、ビーム拡大器２で所定のビーム幅に拡大された後
、ＰＢＳ３で、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される
。このうち、Ｐ偏光成分のレーザビームはＰＢＳ３を透
過し、λ／４板４を経て円偏光となり、固定ミラー５で
反射されて再びλ／４板４に入射してＳ偏光となり、Ｐ
ＢＳ３で偏光子８側に反射される。一方、Ｓ偏光成分は
、ＰＢＳ３で反射して、λ／４板４を経て円偏光となり
、ＰＢＳ３に対して所定の角度だけ傾けて設定された可
動ミラー７で反射し、再びλ／４板に入射してＰ偏光と
なり、ＰＢＳ３を透過する。これらのＰ偏光レーザビー
ム及びＳ偏光レーザビームは、偏光子８を通過し、共通
の偏光面を有するレーザビームになる。これらの２本の
レーザビームは、周波数が互いに僅かに異なり、可動ミ
ラー７によって所定の角度差が設けられているため、干
渉光となり、この干渉光のビ−ト周波数で干渉縞がＸ方
向に流れている。この干渉光は、レンズ１０、ＳＢＳ１
１１、レンズ１２を通過して、マスク１３上に形成さ
れた位置合わせマーク１４及びウエハ１５上に形成され
たウエハ位置検出マーク１６を照明する。この実施例に
おいても、図２で説明したように、マスク１４には、ウ
エハ位置合わせマーク１６に対向する位置に光透過部１
４ａが設けられており、干渉光はこの光透過部１４ａを
透過してウエハ位置合わせマーク１６を照射するように
構成されている。
かに異なり偏光面が互いに直交する２波長のレーザビー
ムは、ビーム拡大器２で所定のビーム幅に拡大された後
、ＰＢＳ３で、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される
。このうち、Ｐ偏光成分のレーザビームはＰＢＳ３を透
過し、λ／４板４を経て円偏光となり、固定ミラー５で
反射されて再びλ／４板４に入射してＳ偏光となり、Ｐ
ＢＳ３で偏光子８側に反射される。一方、Ｓ偏光成分は
、ＰＢＳ３で反射して、λ／４板４を経て円偏光となり
、ＰＢＳ３に対して所定の角度だけ傾けて設定された可
動ミラー７で反射し、再びλ／４板に入射してＰ偏光と
なり、ＰＢＳ３を透過する。これらのＰ偏光レーザビー
ム及びＳ偏光レーザビームは、偏光子８を通過し、共通
の偏光面を有するレーザビームになる。これらの２本の
レーザビームは、周波数が互いに僅かに異なり、可動ミ
ラー７によって所定の角度差が設けられているため、干
渉光となり、この干渉光のビ−ト周波数で干渉縞がＸ方
向に流れている。この干渉光は、レンズ１０、ＳＢＳ１
１１、レンズ１２を通過して、マスク１３上に形成さ
れた位置合わせマーク１４及びウエハ１５上に形成され
たウエハ位置検出マーク１６を照明する。この実施例に
おいても、図２で説明したように、マスク１４には、ウ
エハ位置合わせマーク１６に対向する位置に光透過部１
４ａが設けられており、干渉光はこの光透過部１４ａを
透過してウエハ位置合わせマーク１６を照射するように
構成されている。
【００２５】マスク１３上に形成された位置合わせマー
ク１４により反射回折された光は、レンズ１２を透過し
た後、ＳＢＳ１ １１で反射され、更にＳＢＳ２ １７
で反射されて、レンズ１８で集光されて光電検出器１９
に入射する。光電検出器１９によりビート周波数を検出
し、このビート周波数をビート信号として、信号処理回
路２２に入力する。一方、ウエハ１５上に形成された位
置合わせマーク１６により反射回折された光は、レンズ
１２を透過して、ＳＢＳ１ １１で反射した後、ＳＢＳ
２ １７を透過して、レンズ２０で集光されて光電検出
器２１に入射する。ここで、同様にビート周波数を検出
し、ビート信号として信号処理回路２２に入力する。信
号処理回路２２では、これらのビート信号間の位相差を
検出して、マスク１３とウエハ１５との位置ずれ量に変
換する。
ク１４により反射回折された光は、レンズ１２を透過し
た後、ＳＢＳ１ １１で反射され、更にＳＢＳ２ １７
で反射されて、レンズ１８で集光されて光電検出器１９
に入射する。光電検出器１９によりビート周波数を検出
し、このビート周波数をビート信号として、信号処理回
路２２に入力する。一方、ウエハ１５上に形成された位
置合わせマーク１６により反射回折された光は、レンズ
１２を透過して、ＳＢＳ１ １１で反射した後、ＳＢＳ
２ １７を透過して、レンズ２０で集光されて光電検出
器２１に入射する。ここで、同様にビート周波数を検出
し、ビート信号として信号処理回路２２に入力する。信
号処理回路２２では、これらのビート信号間の位相差を
検出して、マスク１３とウエハ１５との位置ずれ量に変
換する。
【００２６】上述した通り、本発明の相対位置検出装置
においては、固定ミラー４がＰＢＳ３に対して平行に設
けられているのに対して、可動ミラー７はＰＢＳ３に対
して所定の角度だけ傾けられており、固定ミラー４と可
動ミラー７との間に所定の角度差を持たせるようにして
いるため、マスク１３及びウエハ１５上を照射する光は
干渉光となり、マスク１３あるいはウエハ１５上ではＸ
方向に流れる干渉縞が生成される。
においては、固定ミラー４がＰＢＳ３に対して平行に設
けられているのに対して、可動ミラー７はＰＢＳ３に対
して所定の角度だけ傾けられており、固定ミラー４と可
動ミラー７との間に所定の角度差を持たせるようにして
いるため、マスク１３及びウエハ１５上を照射する光は
干渉光となり、マスク１３あるいはウエハ１５上ではＸ
方向に流れる干渉縞が生成される。
【００２７】ここで、可動ミラー７の方向を調整して、
マスク１３あるいはウエハ１５へ照射する光の干渉縞の
ピッチを、位置検出マーク１４， １６のＸ方向におけ
るピッチＰ１ と一致させるようにすると、両位置検出
マーク１４， １６のＹ方向におけるエッジ部分からＹ
方向に回折された回折光４１， ４２がそれぞれ発生す
る。このようにして発生した回折光４１，４２の０次光
を除いた光は、マーク１４， １５の位置情報を含むも
のである。
マスク１３あるいはウエハ１５へ照射する光の干渉縞の
ピッチを、位置検出マーク１４， １６のＸ方向におけ
るピッチＰ１ と一致させるようにすると、両位置検出
マーク１４， １６のＹ方向におけるエッジ部分からＹ
方向に回折された回折光４１， ４２がそれぞれ発生す
る。このようにして発生した回折光４１，４２の０次光
を除いた光は、マーク１４， １５の位置情報を含むも
のである。
【００２８】図４（ａ）及び（ｂ）は、マスク１３に形
成された第１の位置検出マーク１４でＹ方向に回折され
た回折光４１と、ウエハ１５に形成された第２の位置検
出マーク１６でＹ方向に回折された回折光４２とを、マ
スク１３あるいはウエハ１５のフーリエ面にほぼ共役な
位置に設置されているＳＢＳ１ １１及びＳＢＳ２ １
７上で観察した図である。図４（ａ）及び（ｂ）中、○
は第１の位置合わせマーク１４で回折された回折光４１
の±１次光を、●は第２の位置合わせマーク１６で回折
された回折光４２の±１次光を示す。また、◎は、回折
光４１， ４２の０次光を示す。
成された第１の位置検出マーク１４でＹ方向に回折され
た回折光４１と、ウエハ１５に形成された第２の位置検
出マーク１６でＹ方向に回折された回折光４２とを、マ
スク１３あるいはウエハ１５のフーリエ面にほぼ共役な
位置に設置されているＳＢＳ１ １１及びＳＢＳ２ １
７上で観察した図である。図４（ａ）及び（ｂ）中、○
は第１の位置合わせマーク１４で回折された回折光４１
の±１次光を、●は第２の位置合わせマーク１６で回折
された回折光４２の±１次光を示す。また、◎は、回折
光４１， ４２の０次光を示す。
【００２９】それぞれの±１次回折光に注目した場合、
その回折角は、位置検出マーク１４、１６のそれぞれの
Ｙ方向におけるピッチＰｍ ， ＰＷ で決定される。 両位置検出マーク１４、１６のＹ方向におけるピッチＰ
ｍ ， ＰＷ は所定量だけ異なるように形成されてい
るため、図４（ａ）に示すように、第１の位置合わせマ
ーク１４で発生する回折光４１、及び第２の位置合わせ
マーク１６で発生する回折光４２のそれぞれの±１次回
折光がこのピッチに応じて分離してＳＢＳ１ １１，
ＳＢＳ２ １７上で集光する。
その回折角は、位置検出マーク１４、１６のそれぞれの
Ｙ方向におけるピッチＰｍ ， ＰＷ で決定される。 両位置検出マーク１４、１６のＹ方向におけるピッチＰ
ｍ ， ＰＷ は所定量だけ異なるように形成されてい
るため、図４（ａ）に示すように、第１の位置合わせマ
ーク１４で発生する回折光４１、及び第２の位置合わせ
マーク１６で発生する回折光４２のそれぞれの±１次回
折光がこのピッチに応じて分離してＳＢＳ１ １１，
ＳＢＳ２ １７上で集光する。
【００３０】ＳＢＳ１ １１及びＳＢＳ２ １７は、図
４（ａ）、（ｂ）に示すように、部分的に反射率が大き
く異なるように構成されている。すなわち、図４（ａ）
に示すＳＢＳ１ １１の中央部には透過膜１１ａを設け
、透過膜１１ａの両側部には反射膜１１ｂ，１１ｂを設
けるようにして、マスク１３及びウエハ１５からのそれ
ぞれの回折光４１、４２の０次光◎を透過させ、±１次
光○、●は反射させて、更にＳＢＳ２ の方向へ導く。 ＳＢＳ２ １７には、図４（ｂ）に示すように、中央に
、ＳＢＳ１１１の透過膜１１ａよりも幅の広い透過膜１
７ａを設けるとともに、この透過膜１７ａの両側部には
反射膜を設けて、第１の位置合わせマーク１４で回折さ
れた回折光４１の±１次光○は透過させ、第２の位置合
わせマーク１６で回折された回折光４２の±１次光●は
反射させる。ＳＢＳ２ １７を透過した第１の位置合わ
せマーク１４で回折された±１次回折光は、レンズ１８
で集光して、第１の光電検出器１９に入射させて第１の
ビート信号を検出する。一方、ＳＢＳ２ １７で反射し
た第２の位置合わせマーク１６で回折された±１次回折
光はレンズ２０で集光して、第２の光電検出器２１に入
射させて第２のビート信号を検出する。
４（ａ）、（ｂ）に示すように、部分的に反射率が大き
く異なるように構成されている。すなわち、図４（ａ）
に示すＳＢＳ１ １１の中央部には透過膜１１ａを設け
、透過膜１１ａの両側部には反射膜１１ｂ，１１ｂを設
けるようにして、マスク１３及びウエハ１５からのそれ
ぞれの回折光４１、４２の０次光◎を透過させ、±１次
光○、●は反射させて、更にＳＢＳ２ の方向へ導く。 ＳＢＳ２ １７には、図４（ｂ）に示すように、中央に
、ＳＢＳ１１１の透過膜１１ａよりも幅の広い透過膜１
７ａを設けるとともに、この透過膜１７ａの両側部には
反射膜を設けて、第１の位置合わせマーク１４で回折さ
れた回折光４１の±１次光○は透過させ、第２の位置合
わせマーク１６で回折された回折光４２の±１次光●は
反射させる。ＳＢＳ２ １７を透過した第１の位置合わ
せマーク１４で回折された±１次回折光は、レンズ１８
で集光して、第１の光電検出器１９に入射させて第１の
ビート信号を検出する。一方、ＳＢＳ２ １７で反射し
た第２の位置合わせマーク１６で回折された±１次回折
光はレンズ２０で集光して、第２の光電検出器２１に入
射させて第２のビート信号を検出する。
【００３１】これらの、第１及び第２の光電検出器１９
、２１で検出された第１及び第２のビート信号には間に
は、マスク１３とウエハ１５とのＸ方向におけるずれ量
ｄに応じた位相差が存在する。したがって、第１及び第
２のビート信号を、信号処理回路２２に入力して、両ビ
ート信号の位相差を検出して、マスク１３とウエハ１５
との相対的な位置ずれ量を算出する。このように算出し
た相対的な位置ずれ量は、図示しないウエハステージの
徴調整機構にフィードバックさせて、ウエハとマスクの
位置の調整を行うようにする。
、２１で検出された第１及び第２のビート信号には間に
は、マスク１３とウエハ１５とのＸ方向におけるずれ量
ｄに応じた位相差が存在する。したがって、第１及び第
２のビート信号を、信号処理回路２２に入力して、両ビ
ート信号の位相差を検出して、マスク１３とウエハ１５
との相対的な位置ずれ量を算出する。このように算出し
た相対的な位置ずれ量は、図示しないウエハステージの
徴調整機構にフィードバックさせて、ウエハとマスクの
位置の調整を行うようにする。
【００３２】上述した実施例では、理解を容易にするた
め及び精度の向上のために、それぞれの位置合わせマー
クとして、マトリックス状に形成したマークを用いて説
明したが、単純にはＹ方向にピッチ差をもつマークを位
置ずれを検出すべき物体にそれぞれ１つずつ設けるよう
にしても、所望のビート信号を得ることができる。また
、この実施例では、マスクとウエハを密着させて露光す
る近接露光タイプのものを説明したが、マスクとウエハ
と、ＳＢＳ１ １１， ＳＢＳ２ １７との共役関係が
大きく崩れない範囲であれば、投影レンズをマスクとウ
エハとの間に挿入した構成のものであっても良い。更に
、重ね合わせ精度を測定する場合のように、第１及び第
２の位置合わせマークをウエハ１５上に形成するように
しても良い。また、本実施例では、説明を容易にするた
めに、マスク１３に形成した位置検出マークとウエハ１
５に形成した位置検出マークとをＹ方向に並べるように
しているが、入射光の照明範囲内であればどこに形成し
ても良い。
め及び精度の向上のために、それぞれの位置合わせマー
クとして、マトリックス状に形成したマークを用いて説
明したが、単純にはＹ方向にピッチ差をもつマークを位
置ずれを検出すべき物体にそれぞれ１つずつ設けるよう
にしても、所望のビート信号を得ることができる。また
、この実施例では、マスクとウエハを密着させて露光す
る近接露光タイプのものを説明したが、マスクとウエハ
と、ＳＢＳ１ １１， ＳＢＳ２ １７との共役関係が
大きく崩れない範囲であれば、投影レンズをマスクとウ
エハとの間に挿入した構成のものであっても良い。更に
、重ね合わせ精度を測定する場合のように、第１及び第
２の位置合わせマークをウエハ１５上に形成するように
しても良い。また、本実施例では、説明を容易にするた
めに、マスク１３に形成した位置検出マークとウエハ１
５に形成した位置検出マークとをＹ方向に並べるように
しているが、入射光の照明範囲内であればどこに形成し
ても良い。
【００３３】
【発明の効果】上述したように、本発明の相対的位置検
出方法及び装置によれば、位置合わせを行うべき第１及
び第２の位置検出マークを所定の方向においてピッチを
変えて形成し、これらの位置合わせマークに干渉光をあ
てて、それぞれのマークから、そのマークの位置情報を
含む回折光をそれぞれ分離して回折させ、この回折光か
ら検出した信号を処理して位置合わせを行うようにして
いる。したがって、従来問題となっていた位置検出精度
を阻害する０次回折光の影響を除去することができるた
め、安定した位置検出を行うことができ、マスクとウエ
ハの位置合わせ等の高精度な位置合わせ技術を必要とす
る装置に極めて有効に応用することができる。また、本
発明の方法は、マスクとウエハとの位置合わせのみなら
ず、ある物体の微小変位の測定、２つの物体の重ね合わ
せ誤差の測定、座標位置の検出及び制御等にも好適に応
用することができる。
出方法及び装置によれば、位置合わせを行うべき第１及
び第２の位置検出マークを所定の方向においてピッチを
変えて形成し、これらの位置合わせマークに干渉光をあ
てて、それぞれのマークから、そのマークの位置情報を
含む回折光をそれぞれ分離して回折させ、この回折光か
ら検出した信号を処理して位置合わせを行うようにして
いる。したがって、従来問題となっていた位置検出精度
を阻害する０次回折光の影響を除去することができるた
め、安定した位置検出を行うことができ、マスクとウエ
ハの位置合わせ等の高精度な位置合わせ技術を必要とす
る装置に極めて有効に応用することができる。また、本
発明の方法は、マスクとウエハとの位置合わせのみなら
ず、ある物体の微小変位の測定、２つの物体の重ね合わ
せ誤差の測定、座標位置の検出及び制御等にも好適に応
用することができる。
【図１】図１は、本発明の相対位置検出方法及び装置の
概念を説明するための図である。
概念を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の方法及び装置における第１及
び第２の位置合わせマークの相対的な関係を示す図であ
る。
び第２の位置合わせマークの相対的な関係を示す図であ
る。
【図３】図３は、本発明の装置の全体の構成を示す図で
ある。
ある。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、部分的に反射率が大
きく異なるビームスプリッタＳＢＳ１ ，ＳＢＳ２ 上
における回折光の状態を示す図である。
きく異なるビームスプリッタＳＢＳ１ ，ＳＢＳ２ 上
における回折光の状態を示す図である。
【図５】図５は、従来の光ヘテロダイン干渉を利用した
位置合わせの原理を説明するための図である。
位置合わせの原理を説明するための図である。
１ 光源
２ ビーム拡大器
３ 偏光ビームスプリッタ
４， ６ λ／４板
５ 固定ミラー
７ 可動ミラー
８ 偏光子
１０， １２， １８， ２０ レンズ１１， １７
ビームスプリッタ １１ａ， １７ａ 透過部 １１ｂ， １７ｂ 反射部 １３ マスク １４ 第１の位置合わせマーク １４ａ 光透過部 １５ ウエハ １６ 第２の位置合わせマーク １９，２１ 光電変換器 ２２ 信号処理回路
ビームスプリッタ １１ａ， １７ａ 透過部 １１ｂ， １７ｂ 反射部 １３ マスク １４ 第１の位置合わせマーク １４ａ 光透過部 １５ ウエハ １６ 第２の位置合わせマーク １９，２１ 光電変換器 ２２ 信号処理回路
Claims (3)
- 【請求項１】 相対位置を検出すべき第１の位置合わ
せマークと第２の位置合わせマークとを所定の方向にお
いて異なるピッチでそれぞれ形成し、それぞれ周波数が
僅かに異なる複数の光ビームを干渉させた干渉光を前記
第１及び第２の位置合わせマークに照射し、前記第１の
位置合わせマークによって前記所定の方向に回折された
第１の回折光と、前記第２の位置合わせマークによって
前記第１の回折光とは前記所定の方向において分離され
て回折された第２の回折光とを検出し、これらの第１及
び第２の回折光間の相対的な関係から前記第１及び第２
の位置合わせマークの相対的な位置ずれを検出すること
を特徴とする相対位置検出方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の相対位置検出方法に
おいて、前記第１の位置合わせマークが露光用マスクに
形成されており、前記第２の位置合わせマークが半導体
ウエハに形成されており、前記第１及び第２の回折光間
の相対的な関係から前記露光用マスク及び前記半導体ウ
エハとの相対的な位置ずれを検出することを特徴とする
相対位置検出方法。 - 【請求項３】 周波数が僅かに異なる複数の光ビーム
を発生する光源と、この光源からでた複数の光ビームを
互いに干渉させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
相対位置を検出すべき第１及び第２の位置合わせマーク
に前記干渉光を照射する干渉光照射手段と、第１の方向
においては前記干渉光の干渉縞のピッチと同じ第１のピ
ッチで形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向
においては前記干渉縞のピッチと異なる第２のピッチで
形成された前記第１の位置合わせマークによって生じる
第１の回折光、及び、前記第１の方向においては前記第
１のピッチで形成され、前記第２の方向においては前記
第２のピッチとは異なる第３のピッチで形成された前記
第２の位置合わせマークによって前記第１の回折光とは
分離されて生じる第２の回折光とを、それぞれ分離して
検出する分離検出手段と、この分離検出手段によって検
出したそれぞれの位置合わせマークからの回折光間の相
対的な関係から前記第１及び第２の位置合わせマークの
相対的な位置ずれ量を算出する信号処理手段とを具える
事を特徴とする相対位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16083991A JPH04361103A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 相対位置検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16083991A JPH04361103A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 相対位置検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361103A true JPH04361103A (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=15723527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16083991A Pending JPH04361103A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 相対位置検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04361103A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068613A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Nikon Corp | 位置合わせ装置 |
| JP2007300076A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-15 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置用アライメントツール |
| JP2010087377A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Nikon Corp | 接合評価ゲージ |
| US8709567B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-04-29 | Nitto Denko Corporation | Roll of continuous web of optical film laminate and production method therefor |
| US9023168B2 (en) | 2010-09-03 | 2015-05-05 | Nitto Denko Corporation | Method and apparatus for continuously producing optical panel assemblies |
| KR20150140664A (ko) | 2013-04-08 | 2015-12-16 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치 및 광학 표시 디바이스의 생산 시스템 |
| US9283740B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-03-15 | Nitto Denko Corporation | Method and apparatus for sequentially laminating optical film including polarizing film, to rectangular-shaped panel |
| EP3875218A1 (de) * | 2020-03-06 | 2021-09-08 | Pepperl+Fuchs SE | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der relativen position zwischen einem objekt und einem detektor |
| KR20210151657A (ko) | 2019-04-22 | 2021-12-14 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 광학적 표시 장치를 제조하는 방법 |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP16083991A patent/JPH04361103A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068613A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Nikon Corp | 位置合わせ装置 |
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| JP2010087377A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Nikon Corp | 接合評価ゲージ |
| US8709567B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-04-29 | Nitto Denko Corporation | Roll of continuous web of optical film laminate and production method therefor |
| US9023168B2 (en) | 2010-09-03 | 2015-05-05 | Nitto Denko Corporation | Method and apparatus for continuously producing optical panel assemblies |
| US9283740B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-03-15 | Nitto Denko Corporation | Method and apparatus for sequentially laminating optical film including polarizing film, to rectangular-shaped panel |
| KR20150140664A (ko) | 2013-04-08 | 2015-12-16 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치 및 광학 표시 디바이스의 생산 시스템 |
| KR20210151657A (ko) | 2019-04-22 | 2021-12-14 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 광학적 표시 장치를 제조하는 방법 |
| EP3875218A1 (de) * | 2020-03-06 | 2021-09-08 | Pepperl+Fuchs SE | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der relativen position zwischen einem objekt und einem detektor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000125 |