JPH0465604A - 位置検出方法及びその装置並びに位置合せ装置 - Google Patents
位置検出方法及びその装置並びに位置合せ装置Info
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- JPH0465604A JPH0465604A JP2177236A JP17723690A JPH0465604A JP H0465604 A JPH0465604 A JP H0465604A JP 2177236 A JP2177236 A JP 2177236A JP 17723690 A JP17723690 A JP 17723690A JP H0465604 A JPH0465604 A JP H0465604A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体超微細加工や超精密測定等において
光ヘテロダイン干渉光を利用する位置検出方法及びその
装置、更にその位置検出構成を用いて２つの物体の超精
密位置合せを行なう位置合せ装置に関する。
光ヘテロダイン干渉光を利用する位置検出方法及びその
装置、更にその位置検出構成を用いて２つの物体の超精
密位置合せを行なう位置合せ装置に関する。
シンクロトロン放射光りソグラフィ用アライナやフォト
ステッパ等の精密位置検出技術では、例えば特開昭６２
−２６１００３号や特開昭６４−８９３２３号等のよう
に、光ヘテロダイン位置検出方式が試作機レベルで実用
化され始めている。
ステッパ等の精密位置検出技術では、例えば特開昭６２
−２６１００３号や特開昭６４−８９３２３号等のよう
に、光ヘテロダイン位置検出方式が試作機レベルで実用
化され始めている。
第６図は上記の従来技術のうち前者に示された光ヘテロ
ダイン干渉回折光を利用する位置検出手段の概要が示さ
れており、まずその装置構成としては、第１の物体とな
るマスクＡ及び第２の物体となるウェハＢ上に形成され
た各回折格子（ｘａ） （ｌｂ）と、直交直線偏光のわ
ずかに異なる２周波数の光を発生させるレーザ装置から
なる光源（２）と、・後述する偏光ビームスプリッタ（
５２ａ）で分離した光の方向を調整して前記回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）に向けて士ｎＩＡ方向（ｎは正の整数
）から照射するミラー（４０ａ） （４１ａ）からなる
入射角調整手段と、光源（２）からくる２偏光を分離し
て前記ミラー（４０ａ） （４１ａ）方向に夫々分岐す
る偏光ビームスプリッタ（５２ａ）及び前記回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）から垂直方向に取り出される各回折光
を干渉せしめて光ヘテロダイン干渉光とする偏光板（５
４） （５５）からなる光干渉手段と、この偏光板（５
４） （５ｓ）により光ヘテロダイン干渉せしめた干渉
回折光を検出しビート信号を生成するディテクタ（６０
ａ） （６２ａ）からなる検出手段と、このディテクタ
（６０ａ） （６２ａ）の夫々から生成されたビート信
号の位相ずれを検出して位相計に表示する信号処理手段
（７０）とを有している。
ダイン干渉回折光を利用する位置検出手段の概要が示さ
れており、まずその装置構成としては、第１の物体とな
るマスクＡ及び第２の物体となるウェハＢ上に形成され
た各回折格子（ｘａ） （ｌｂ）と、直交直線偏光のわ
ずかに異なる２周波数の光を発生させるレーザ装置から
なる光源（２）と、・後述する偏光ビームスプリッタ（
５２ａ）で分離した光の方向を調整して前記回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）に向けて士ｎＩＡ方向（ｎは正の整数
）から照射するミラー（４０ａ） （４１ａ）からなる
入射角調整手段と、光源（２）からくる２偏光を分離し
て前記ミラー（４０ａ） （４１ａ）方向に夫々分岐す
る偏光ビームスプリッタ（５２ａ）及び前記回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）から垂直方向に取り出される各回折光
を干渉せしめて光ヘテロダイン干渉光とする偏光板（５
４） （５５）からなる光干渉手段と、この偏光板（５
４） （５ｓ）により光ヘテロダイン干渉せしめた干渉
回折光を検出しビート信号を生成するディテクタ（６０
ａ） （６２ａ）からなる検出手段と、このディテクタ
（６０ａ） （６２ａ）の夫々から生成されたビート信
号の位相ずれを検出して位相計に表示する信号処理手段
（７０）とを有している。
そして前記光源（２）から発せられる光は直交直線偏光
２周波数酸分子１、ｆ２を有しており、偏光ビームスプ
リッタ（５２ａ）でｆｌの周波数成分の光とｆ２の周波
数成分の光に分離され、夫々ミラー（４０ａ） （４１
ａ）によって回折格子（ｌａ）’（ｌｂ）に対して±ｎ
次方向（例えば±１次方向）から入射する。回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）から垂直方向に回折された光ｆ１、ｆ
、（図中破線で示す）は、ミラー（４４ａ）及びプリズ
ムミラー（４４ｂ）を通って各偏光板（５４）（５５）
で可干渉となり、ディテクタ（６０ａ）（６２ａ）で夫
々ビート信号が検出される。各ディテクタ（６０ａ）（
６２ａ）で検出されたビート信号間では、回折格子（ｌ
ａ） （ｌｂ）の位置ずれ量に比例した位相差を生じる
。どの位相差を信号処理手段（７０）の位相計で検出す
ることにより、２つの回折格子（ｌａ） （ｌｂ）間の
相対的位置ずれ量を知ることになる。
２周波数酸分子１、ｆ２を有しており、偏光ビームスプ
リッタ（５２ａ）でｆｌの周波数成分の光とｆ２の周波
数成分の光に分離され、夫々ミラー（４０ａ） （４１
ａ）によって回折格子（ｌａ）’（ｌｂ）に対して±ｎ
次方向（例えば±１次方向）から入射する。回折格子（
ｌａ） （ｌｂ）から垂直方向に回折された光ｆ１、ｆ
、（図中破線で示す）は、ミラー（４４ａ）及びプリズ
ムミラー（４４ｂ）を通って各偏光板（５４）（５５）
で可干渉となり、ディテクタ（６０ａ）（６２ａ）で夫
々ビート信号が検出される。各ディテクタ（６０ａ）（
６２ａ）で検出されたビート信号間では、回折格子（ｌ
ａ） （ｌｂ）の位置ずれ量に比例した位相差を生じる
。どの位相差を信号処理手段（７０）の位相計で検出す
ることにより、２つの回折格子（ｌａ） （ｌｂ）間の
相対的位置ずれ量を知ることになる。
又、後者の位置検出手段では、上記の入射角調整手段の
構成を基準格子゛とフーリエ変換光学系で構成される該
手段に替えただけであって。
構成を基準格子゛とフーリエ変換光学系で構成される該
手段に替えただけであって。
基本的構成は前者の構成と同じである。
〔発明が解決しようとする問題点）
以上の光ヘテロダイン位置検出方式では、各回折格子（
ｌａ） （１ｂ）の格子室゛数、即ち格子ピッチＰが大
きい程その信号検出範囲が広がり、その間の関係は、 信号検出範囲＝回折格子（ｌａ） （ｌｂ）ピッチＰ／
２ｎ但し、ｎ：コヒーレント光の照射方向の次数の絶対
値 であって、例えばｎが１の場合、上記ピッチＰの１／２
がそ゛の検出範囲となる。但し、検出分解能については
全くこの逆の関係が成り立ち。
ｌａ） （１ｂ）の格子室゛数、即ち格子ピッチＰが大
きい程その信号検出範囲が広がり、その間の関係は、 信号検出範囲＝回折格子（ｌａ） （ｌｂ）ピッチＰ／
２ｎ但し、ｎ：コヒーレント光の照射方向の次数の絶対
値 であって、例えばｎが１の場合、上記ピッチＰの１／２
がそ゛の検出範囲となる。但し、検出分解能については
全くこの逆の関係が成り立ち。
仮りに、位相計分解能の精度を１°程度とすると、その
検出分解能は。
検出分解能は。
検出分解能＝信号検出箱Ｈ／３６０’
となり、前記光の照射方向の次数の絶対値ｎを上げない
限り、格子ピッチＰが大きいほど該検出分解能の精度は
低下することになる。そのため検出分解能を上げようと
して前記格子ピッチＰの小さな回折格子（Ｉａ）（’ｌ
ｂ）にしようとすれば、信号検出範囲は上記式より極端
に狭くなる（尚。
限り、格子ピッチＰが大きいほど該検出分解能の精度は
低下することになる。そのため検出分解能を上げようと
して前記格子ピッチＰの小さな回折格子（Ｉａ）（’ｌ
ｂ）にしようとすれば、信号検出範囲は上記式より極端
に狭くなる（尚。
コヒーレント光の照射方向次数の絶対値ｎを大きくして
検出分解能を上げた場合でも上記式より同様な結果とな
る）。
検出分解能を上げた場合でも上記式より同様な結果とな
る）。
従って転写線幅がクォータミクロンオーダになるシンク
ロトロン放射光りソグラフィ用アライナにおいてこのよ
うな光ヘテロダイン位置検出方式を用いてより高い位置
検８分解能を得ようとすると、信号検出範囲が非常に狭
いものとなり、実用化が困難であった。
ロトロン放射光りソグラフィ用アライナにおいてこのよ
うな光ヘテロダイン位置検出方式を用いてより高い位置
検８分解能を得ようとすると、信号検出範囲が非常に狭
いものとなり、実用化が困難であった。
本発明は従来技術の以上のような問題に鑑み創案された
もので、必要な検出分解能を維持したまま検出範囲を拡
大できる位置検出方法及びその装置と、その位置検出構
成を用いた位置合せ装置を提供せんとするものである。
もので、必要な検出分解能を維持したまま検出範囲を拡
大できる位置検出方法及びその装置と、その位置検出構
成を用いた位置合せ装置を提供せんとするものである。
そのため本発明の位置検出方法は、マスク、ウェハ等の
第１及び第２の物体に夫々設けられる回折格子につき、
２種以上の異なる格子定数のものを並べて配置すること
とし、これらの各回折格子に対し夫々垂直方向（次数の
絶対値ｎは同じでも格子ピッチＰが異なるのであるから
実際には＋側及び−側の夫々複数の方向）かられずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を照射し、この照・射
によって各回折格子から夫々垂直方向に生じる回折光を
検出し、且つこの回折時点で又は回折光光路途中で２周
波成分を干渉せしめて光ヘテロダイン干渉回折光とする
ことでこれらを基にビート信号を夫々生成し、第１及び
第２の物体に設けられた上記回折格子のうち格子定数の
等しいもの同士の回折光から得られるビート信号の位相
差を夫々測定してこれらの各位相差に基づいて前記第１
及び第２の物体の変位量（相対的位置ずれ量のほか、他
に基準ビート信号を生成せしめてこれら２つの物体の夫
々の変位量を知る絶対的位置ずれ量でも良い）を検出す
る。
第１及び第２の物体に夫々設けられる回折格子につき、
２種以上の異なる格子定数のものを並べて配置すること
とし、これらの各回折格子に対し夫々垂直方向（次数の
絶対値ｎは同じでも格子ピッチＰが異なるのであるから
実際には＋側及び−側の夫々複数の方向）かられずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を照射し、この照・射
によって各回折格子から夫々垂直方向に生じる回折光を
検出し、且つこの回折時点で又は回折光光路途中で２周
波成分を干渉せしめて光ヘテロダイン干渉回折光とする
ことでこれらを基にビート信号を夫々生成し、第１及び
第２の物体に設けられた上記回折格子のうち格子定数の
等しいもの同士の回折光から得られるビート信号の位相
差を夫々測定してこれらの各位相差に基づいて前記第１
及び第２の物体の変位量（相対的位置ずれ量のほか、他
に基準ビート信号を生成せしめてこれら２つの物体の夫
々の変位量を知る絶対的位置ずれ量でも良い）を検出す
る。
例えば、格子ピッチＰ工と格子ピッチＰ２の２つの回折
格子であってＰｘ＞ ｐ２となるもの（但し、Ｐ工／Ｐ
、＝ｍとする）を第１及び第２の物体の夫々に２段に並
べて配置（その地格子ピッチＰ□の回折格子群の隣に格
子ピッチＰ２の回折格子群を並べて配置しても良い）し
、これらの回折格子に±１次方向から直交直線偏光のわ
ずかに異なる２周波数酸分子１、ｆ２を有する光を照射
することにより、第１及び第２の物体の夫々において格
子ピッチＰ、からなる回折格子からの回折光と、格子ピ
ッチＰ２からなる回折格子からの回折光を各分離して検
出し、これらの回折光の２周波数酸分子い ｆ２を干渉
せしめて各ビート信号を生成せしめる。
格子であってＰｘ＞ ｐ２となるもの（但し、Ｐ工／Ｐ
、＝ｍとする）を第１及び第２の物体の夫々に２段に並
べて配置（その地格子ピッチＰ□の回折格子群の隣に格
子ピッチＰ２の回折格子群を並べて配置しても良い）し
、これらの回折格子に±１次方向から直交直線偏光のわ
ずかに異なる２周波数酸分子１、ｆ２を有する光を照射
することにより、第１及び第２の物体の夫々において格
子ピッチＰ、からなる回折格子からの回折光と、格子ピ
ッチＰ２からなる回折格子からの回折光を各分離して検
出し、これらの回折光の２周波数酸分子い ｆ２を干渉
せしめて各ビート信号を生成せしめる。
そして第１及び第２の物体における格子ピッチＰ１の各
回折格子からの回折光によるビート信号間の位相差を検
出すれば、その信号波形は上記格子ピンチＰ工の１７２
を周期とする線形信号となる。又、格子ピッチＰ２の各
回折格子からの回折光によるビート信号間の位相差を検
出すれば、その信号波形は上記格子ピッチＰ２の１７２
を周期とする線形信号となる。従って前者の信号波形を
採れば後者のｍ倍の検出範囲をカバーでき、且つ後者の
信号波形を採れば前者のｍ倍の検出分解能を得ることが
できることになる。そのため両方の信号の位相差を同時
に検出することで、格子ピッチＰ２の回折格子による分
解能を維持したまま、格子ピッチＰ工の回折格子による
検出範囲をカバーすることが可能になる。
回折格子からの回折光によるビート信号間の位相差を検
出すれば、その信号波形は上記格子ピンチＰ工の１７２
を周期とする線形信号となる。又、格子ピッチＰ２の各
回折格子からの回折光によるビート信号間の位相差を検
出すれば、その信号波形は上記格子ピッチＰ２の１７２
を周期とする線形信号となる。従って前者の信号波形を
採れば後者のｍ倍の検出範囲をカバーでき、且つ後者の
信号波形を採れば前者のｍ倍の検出分解能を得ることが
できることになる。そのため両方の信号の位相差を同時
に検出することで、格子ピッチＰ２の回折格子による分
解能を維持したまま、格子ピッチＰ工の回折格子による
検出範囲をカバーすることが可能になる。
更に第１及び第２の物体の変位量を検出する別の方法と
しては、光源から垂直方向に照射され第１及び第２の物
体の各回折格子から夫々生じる回折光のうち±ｎ次回折
光を検出し、回折光光路途中で２周波成分を干渉せしめ
て光ヘテロダイン干渉回折光とすることでこれを基にビ
ート信号を夫々生成し、これらのビート信号の位相差を
測定することでその変位量を検出することもできるが、
本発明はこのような構成に対しても適用できる。この場
合も同様に２種以上の異なる格子定数の回折格子を並べ
て第１及び第２の物体の夫々に配置し、これらの回折格
子から±ｎｎ次回力方向次数の絶対値ｎは同じであって
も格子ピッチＰが異なっているのであるから実際には＋
側及び−側の夫々複数の方向）で取り出される回折光を
光ヘテロダイン干渉せしめてその干渉光を検出する。該
検出により各ビート信号を生成せしめ、第１及び第２の
物体に設けられた上記回折格子のうち格子定数の等しい
もの同士の回折光から得られるビート信号の位相差を夫
々測定し、これらの各位相差に基づいて第１及び第２の
物体の変位量を検出することになる。但し以上の構成で
は、第１及び第２の物体の夫々に設けられる回折格子の
格子ピッチを仮りにＰ、、Ｐ、とした場合に、Ｐ工をＰ
２の整数倍にするとピッチＰ１の回折格子由来の±Ｑ次
次回先光ピッ千Ｐ２の回折格子由来の±１次回折光とが
同一方向に出射され、ノイズとなる可能性があるため、
非整数倍にすることが望ましい。
しては、光源から垂直方向に照射され第１及び第２の物
体の各回折格子から夫々生じる回折光のうち±ｎ次回折
光を検出し、回折光光路途中で２周波成分を干渉せしめ
て光ヘテロダイン干渉回折光とすることでこれを基にビ
ート信号を夫々生成し、これらのビート信号の位相差を
測定することでその変位量を検出することもできるが、
本発明はこのような構成に対しても適用できる。この場
合も同様に２種以上の異なる格子定数の回折格子を並べ
て第１及び第２の物体の夫々に配置し、これらの回折格
子から±ｎｎ次回力方向次数の絶対値ｎは同じであって
も格子ピッチＰが異なっているのであるから実際には＋
側及び−側の夫々複数の方向）で取り出される回折光を
光ヘテロダイン干渉せしめてその干渉光を検出する。該
検出により各ビート信号を生成せしめ、第１及び第２の
物体に設けられた上記回折格子のうち格子定数の等しい
もの同士の回折光から得られるビート信号の位相差を夫
々測定し、これらの各位相差に基づいて第１及び第２の
物体の変位量を検出することになる。但し以上の構成で
は、第１及び第２の物体の夫々に設けられる回折格子の
格子ピッチを仮りにＰ、、Ｐ、とした場合に、Ｐ工をＰ
２の整数倍にするとピッチＰ１の回折格子由来の±Ｑ次
次回先光ピッ千Ｐ２の回折格子由来の±１次回折光とが
同一方向に出射され、ノイズとなる可能性があるため、
非整数倍にすることが望ましい。
尚、上記本発明の構成中、光の干渉を行なわしめる手段
については、上述のような偏光ビームスプリッタと偏光
板を組合せて使用する方法もあるが、偏光ビームスプリ
ッタと１７２波長板を組合せて使ったり、又はビームス
プリッタ、１／２波長板及び偏光板を組合せて使うこと
も可能である。即ち、コヒーレント光の±ｎ次方向から
の照射′を行なろ場合に、偏光ビームスプリッタで取り
出されたｆ□酸成分み又はビームスプリッタで取り出さ
れたｆ工及びｆ２の両成分を有する＋０次光か同じく偏
光ビームスプリッタで取り出されたｆ２構成のみ又はビ
ームスプリッタで取り出されたｆ２及びｆｉの両成分を
有する一ｎ次光の一方の偏波面を１７２波長板で９０’
ずらせて各回折格子に照射し、その回折の時点で光ヘテ
ロダイン干渉せしめることも可能である（ｆ工、ｆ２の
両成分を有する形で照射干渉がなされた後者の場合は、
水平方向又は垂直方向の干渉光の一方を更に偏光板でカ
ットし、残りの干渉光を検出することになる）し、コヒ
ーレント光を各回折格子に垂直に入射させ、そこから発
生する回折光のうち±ｎ次の回折光を取り出した場合に
＋ｎ次回折光をは−ｎ次回折光をうち、その一方を１７
２波長板で同様に処理し、±ｎ次回折光を検出の時点前
に光ヘテロダイン干渉せしめるということもできる。
については、上述のような偏光ビームスプリッタと偏光
板を組合せて使用する方法もあるが、偏光ビームスプリ
ッタと１７２波長板を組合せて使ったり、又はビームス
プリッタ、１／２波長板及び偏光板を組合せて使うこと
も可能である。即ち、コヒーレント光の±ｎ次方向から
の照射′を行なろ場合に、偏光ビームスプリッタで取り
出されたｆ□酸成分み又はビームスプリッタで取り出さ
れたｆ工及びｆ２の両成分を有する＋０次光か同じく偏
光ビームスプリッタで取り出されたｆ２構成のみ又はビ
ームスプリッタで取り出されたｆ２及びｆｉの両成分を
有する一ｎ次光の一方の偏波面を１７２波長板で９０’
ずらせて各回折格子に照射し、その回折の時点で光ヘテ
ロダイン干渉せしめることも可能である（ｆ工、ｆ２の
両成分を有する形で照射干渉がなされた後者の場合は、
水平方向又は垂直方向の干渉光の一方を更に偏光板でカ
ットし、残りの干渉光を検出することになる）し、コヒ
ーレント光を各回折格子に垂直に入射させ、そこから発
生する回折光のうち±ｎ次の回折光を取り出した場合に
＋ｎ次回折光をは−ｎ次回折光をうち、その一方を１７
２波長板で同様に処理し、±ｎ次回折光を検出の時点前
に光ヘテロダイン干渉せしめるということもできる。
次に第２及び第３発明の位置検出装置は上記第１発明の
位置検出方法の実施装置に係り、第２発明装置は回折光
を垂直方向で取り出す場合の構成、及び第３発明装置は
回折光を±ｎｎ次回力方向取り出す場合の構成である。
位置検出方法の実施装置に係り、第２発明装置は回折光
を垂直方向で取り出す場合の構成、及び第３発明装置は
回折光を±ｎｎ次回力方向取り出す場合の構成である。
即ち、第２発明装置は、第１及び第２の物体の夫々に並
べて配置された２種以上の異なる格子定数からなる回折
格子と、力ずかに異なる２周波数のコヒーレント光を発
生させる光源と、該光源から照射されたコヒーレント光
を前記第１及び第２の物体の各回折格子に対して夫々±
ｎ次の方向から入射させる入射角調整手段と、各回折格
子で照射光が回折する時点で又は各回折格子から垂直方
向に夫々取り出される回折光の光路途中で２周波成分を
干渉せしめて光ヘテロダイン干渉光とする光干渉手段と
、第１及び第２の物体の各回折格子から垂直方向に夫々
取り出され、且つ前記光干渉手段によって光ヘテロダイ
ン干渉光となった回折光を検出してビート信号を夫々生
成する検出手段と、第１及び第２の物体の前記回折格子
のうち格子定数の等しいもの同士の回折光から前記検出
手段によって得られるビート信号の位相差を夫々測定し
てこれらの位相差に基づき第１及び第２の物体の変位量
を検出する信号処理手段とを有している。又、第３発明
装置では光の入射を垂直方向から行ない、回折光の取り
出しを±ｎｎ次回力方向行なう構成としているため、第
２発明装置のような入射角調整手段はなく、各回折格子
から生じる１折光のうち±ｎ次の回折光を取り出すミラ
ーや偏光ビームスプリッタ等の回折光取り出し手段を備
え、且つ光干渉手段については、回折光の取り出し光路
途中で２周波成分の干渉を行なわしめる装置構成として
いる。そしてこれらの構成を前提構成として第３発明は
回折光取り出し手段により各回折格子から±ｎｎ次回力
方向回折光を取り出すと共に、前記検出手段についても
これらの回折光取り出し方向に対応させて各光ヘテロダ
イン干渉回折光の検出及び各ビート信号の生成ができる
ようにし、更に前記信号処理手段についても、検出手段
により検出された各回折光のうち、第１・及び第２の物
体の夫々に設けられた格子定数の等しい回折格子同士の
回折光から得られるビート信号の位相差を夫々測定し、
これらの各位相差に基づき前記第１及び第２の物体の変
位量を検出するようにしている。
べて配置された２種以上の異なる格子定数からなる回折
格子と、力ずかに異なる２周波数のコヒーレント光を発
生させる光源と、該光源から照射されたコヒーレント光
を前記第１及び第２の物体の各回折格子に対して夫々±
ｎ次の方向から入射させる入射角調整手段と、各回折格
子で照射光が回折する時点で又は各回折格子から垂直方
向に夫々取り出される回折光の光路途中で２周波成分を
干渉せしめて光ヘテロダイン干渉光とする光干渉手段と
、第１及び第２の物体の各回折格子から垂直方向に夫々
取り出され、且つ前記光干渉手段によって光ヘテロダイ
ン干渉光となった回折光を検出してビート信号を夫々生
成する検出手段と、第１及び第２の物体の前記回折格子
のうち格子定数の等しいもの同士の回折光から前記検出
手段によって得られるビート信号の位相差を夫々測定し
てこれらの位相差に基づき第１及び第２の物体の変位量
を検出する信号処理手段とを有している。又、第３発明
装置では光の入射を垂直方向から行ない、回折光の取り
出しを±ｎｎ次回力方向行なう構成としているため、第
２発明装置のような入射角調整手段はなく、各回折格子
から生じる１折光のうち±ｎ次の回折光を取り出すミラ
ーや偏光ビームスプリッタ等の回折光取り出し手段を備
え、且つ光干渉手段については、回折光の取り出し光路
途中で２周波成分の干渉を行なわしめる装置構成として
いる。そしてこれらの構成を前提構成として第３発明は
回折光取り出し手段により各回折格子から±ｎｎ次回力
方向回折光を取り出すと共に、前記検出手段についても
これらの回折光取り出し方向に対応させて各光ヘテロダ
イン干渉回折光の検出及び各ビート信号の生成ができる
ようにし、更に前記信号処理手段についても、検出手段
により検出された各回折光のうち、第１・及び第２の物
体の夫々に設けられた格子定数の等しい回折格子同士の
回折光から得られるビート信号の位相差を夫々測定し、
これらの各位相差に基づき前記第１及び第２の物体の変
位量を検出するようにしている。
更に、第４及び第５発明の位置合せ装置は５第２及び第
３発明の位置検出装置を基に更にその装置構成を第１の
物体と第２の物体の位置合せができるような構成まで発
展改良させたちのであり、それしこ固有な構成は、第１
の物体及び／又は第２の物体を動かす移動機構を備える
と共に、測定された位相差から第１の物体と第２の物体
の位置検出を行なう信号処理手段を単に備えるというの
ではなく、その位相差に基づき前記移動機構に制御信号
を出力し、第１の物体及び／又は第２の物体を動かして
位置合せする信号処理制御手段を備えるものであり、そ
の他の構成は第２発明及び第３発明の構成と同しである
。
３発明の位置検出装置を基に更にその装置構成を第１の
物体と第２の物体の位置合せができるような構成まで発
展改良させたちのであり、それしこ固有な構成は、第１
の物体及び／又は第２の物体を動かす移動機構を備える
と共に、測定された位相差から第１の物体と第２の物体
の位置検出を行なう信号処理手段を単に備えるというの
ではなく、その位相差に基づき前記移動機構に制御信号
を出力し、第１の物体及び／又は第２の物体を動かして
位置合せする信号処理制御手段を備えるものであり、そ
の他の構成は第２発明及び第３発明の構成と同しである
。
以下本発明の具体的実施例につき添付図面を基に説明す
る。
る。
第１図は、シンクロトロン放射光露光装置において第１
の物体たるマスクＡと第２の物体たるウェハＢの位置合
せに用いられた第５発明に係る位置合せ装置構成の概略
を示すもので、図中マスク及びウェハの各移動機構につ
いての構成は省略されている。
の物体たるマスクＡと第２の物体たるウェハＢの位置合
せに用いられた第５発明に係る位置合せ装置構成の概略
を示すもので、図中マスク及びウェハの各移動機構につ
いての構成は省略されている。
本実施例では、マスクＡ上及びウェハＢ上の夫々に第２
図に示すようにＬ段側に格子ピッチ８μｍの回折格子（
１０）及び下段側に格子ピッチ１．５μｍの回折格子（
１１）を並へて配置している。
図に示すようにＬ段側に格子ピッチ８μｍの回折格子（
１０）及び下段側に格子ピッチ１．５μｍの回折格子（
１１）を並へて配置している。
以上の構成のほか本実施例では、シリンダレス（２０）
及びミラー（２１）を介して上記各回折格子（１０）（
１１）に対して垂直方向から２周波コヒーレント光を照
射せしめる横ゼーマンレーザからなる光ｇ（２）と、マ
スクステージ及びウェハステージにより構成された移動
機構（図示なし）と、上記照射によって各回折格子（１
０） （１１）から生じる回折光のうちピッチ８μｍの
回折格子（１０）から生じる±１次回折光を取り出すミ
ラー（３０）（３１）及びピッチ１．５μｍの回折格子
（１１）から生しる±１次回折光を取り出すミラー（３
２） （３３）の回折光取り出し手段と、該ミラー（３
１） （３３）で＋１次方向に取り出された回折光の偏
波面を９０゜ずらす１７２波長板（５０）（５１）及び
前記ミラー（３０）（３２）で取り出された一１次回折
光がこの９０゜偏波面のずらされた±１次回折光と干渉
し合い更にそこで偏光せしめられることになる偏光ビー
ムスプリンタ（５２）（５３）からなる光干渉手段と、
マスクＡ側の各回折格子（１０）（１１）から取り出さ
れてくる±１次回折光の光ヘテロダイン干渉光を検出し
、その干渉光から生じるピッチ８μｍの回折格子（１０
）由来のビート信号と、ピッチ１．５μｍの回折格子（
１１）由来のビート信号を生成するマスクＰエディテク
タ（６０）及びマスクＰ２ディテクタ（６１）、更にウ
ェハＢ側の各回折格子（１０）（１１）から取り出され
てくる±１次回折光の光ヘテロダイン干渉光をナイフェ
ツジミラー（３４） （３５）で反射せしめて検出し、
その干渉光から生じるピッチ８μｍの回折格子（１０）
由来のビート信号とピッチ１．５μｍの回折格子（１１
）由来のビート信号を生成するウェハＰエディテクタ（
６２）及びウェハＰ２ディテクタ（６３）からなる検出
手段と、これらの各検出手段で生成されたビート信号を
入力し、マスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの回折格
子（１０）からの回折光に由来するビート信号間の位相
差と同じくマスクＡ及びウェハＢのピッチ１．５μｍの
回折格子（１１）からの回折光に由来するビート信号間
の位相差を泪す定し、これらの位相差に基づいて前記移
動機構に制御信号を出力する信号処理制御回路（７）と
を有している。
及びミラー（２１）を介して上記各回折格子（１０）（
１１）に対して垂直方向から２周波コヒーレント光を照
射せしめる横ゼーマンレーザからなる光ｇ（２）と、マ
スクステージ及びウェハステージにより構成された移動
機構（図示なし）と、上記照射によって各回折格子（１
０） （１１）から生じる回折光のうちピッチ８μｍの
回折格子（１０）から生じる±１次回折光を取り出すミ
ラー（３０）（３１）及びピッチ１．５μｍの回折格子
（１１）から生しる±１次回折光を取り出すミラー（３
２） （３３）の回折光取り出し手段と、該ミラー（３
１） （３３）で＋１次方向に取り出された回折光の偏
波面を９０゜ずらす１７２波長板（５０）（５１）及び
前記ミラー（３０）（３２）で取り出された一１次回折
光がこの９０゜偏波面のずらされた±１次回折光と干渉
し合い更にそこで偏光せしめられることになる偏光ビー
ムスプリンタ（５２）（５３）からなる光干渉手段と、
マスクＡ側の各回折格子（１０）（１１）から取り出さ
れてくる±１次回折光の光ヘテロダイン干渉光を検出し
、その干渉光から生じるピッチ８μｍの回折格子（１０
）由来のビート信号と、ピッチ１．５μｍの回折格子（
１１）由来のビート信号を生成するマスクＰエディテク
タ（６０）及びマスクＰ２ディテクタ（６１）、更にウ
ェハＢ側の各回折格子（１０）（１１）から取り出され
てくる±１次回折光の光ヘテロダイン干渉光をナイフェ
ツジミラー（３４） （３５）で反射せしめて検出し、
その干渉光から生じるピッチ８μｍの回折格子（１０）
由来のビート信号とピッチ１．５μｍの回折格子（１１
）由来のビート信号を生成するウェハＰエディテクタ（
６２）及びウェハＰ２ディテクタ（６３）からなる検出
手段と、これらの各検出手段で生成されたビート信号を
入力し、マスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの回折格
子（１０）からの回折光に由来するビート信号間の位相
差と同じくマスクＡ及びウェハＢのピッチ１．５μｍの
回折格子（１１）からの回折光に由来するビート信号間
の位相差を泪す定し、これらの位相差に基づいて前記移
動機構に制御信号を出力する信号処理制御回路（７）と
を有している。
尚、上記装置構成において、マスクＡの回折格子（１０
）（１１）に対し、ウェハＢの回折格子（１０）（１１
）は格子長手方向にわずかにずれている。又、マスクＡ
面には光透過窓（ｌｃ）が設けられており、ウェハＢの
各回折格子（１０）（１１）に対する前記コヒーレント
光の照射と該回折格子（１０）（１１）からの回折光の
取り出しはこの光透過窓（ｌｃ）を介してなされている
。更に前記信号処理制御回路（７）には測定された各位
相差を表示する位相計（図示なし）も同時に設置されて
いる。
）（１１）に対し、ウェハＢの回折格子（１０）（１１
）は格子長手方向にわずかにずれている。又、マスクＡ
面には光透過窓（ｌｃ）が設けられており、ウェハＢの
各回折格子（１０）（１１）に対する前記コヒーレント
光の照射と該回折格子（１０）（１１）からの回折光の
取り出しはこの光透過窓（ｌｃ）を介してなされている
。更に前記信号処理制御回路（７）には測定された各位
相差を表示する位相計（図示なし）も同時に設置されて
いる。
以上の装置構成の使用方法を次に説明する。
上記光源（２）の横ゼーマンレーザは、直交直線偏光２
周波成分子工、ｆ２を含んだ光を発生し、このコヒーレ
ント光を垂直方向からマスクＡの回折格子（１０）（１
１）及びウェハＢの回折格子（１０）（１１）に夫々照
射する。この時、ウェハＢの回折格子（ｔｏ）（１１）
に対しては前記光透過窓（ｌｃ）を通って照射されるこ
とになる。この照射によって各回折格子（１０）（１１
）には第１図に示すような各方向に回折光が生じ、その
うちマスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの回折格子（
ｌＯ）から発せられる±１次回折光をミラー（３ｏ）（
３１）で又同゛じくマスクＡ及びウェハＢのピッチ１．
５μｍの回折格子（１１）から発せられる±１次回折光
をミラー （３２） （３３）で偏光ビームスプリッタ
（５２） （５３）方向に反射せしめ、そこからその一
部はマスクＰエディテクタ（６０）及びマスクＰ２ディ
テクタ（６１）に、又残りはナイフェツジミラー（３４
） （３５）を介してウェハＰエディテクタ（６２）及
びウェハＰ２ディテクタ（６３）に達し、そこで検出さ
れる。
周波成分子工、ｆ２を含んだ光を発生し、このコヒーレ
ント光を垂直方向からマスクＡの回折格子（１０）（１
１）及びウェハＢの回折格子（１０）（１１）に夫々照
射する。この時、ウェハＢの回折格子（ｔｏ）（１１）
に対しては前記光透過窓（ｌｃ）を通って照射されるこ
とになる。この照射によって各回折格子（１０）（１１
）には第１図に示すような各方向に回折光が生じ、その
うちマスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの回折格子（
ｌＯ）から発せられる±１次回折光をミラー（３ｏ）（
３１）で又同゛じくマスクＡ及びウェハＢのピッチ１．
５μｍの回折格子（１１）から発せられる±１次回折光
をミラー （３２） （３３）で偏光ビームスプリッタ
（５２） （５３）方向に反射せしめ、そこからその一
部はマスクＰエディテクタ（６０）及びマスクＰ２ディ
テクタ（６１）に、又残りはナイフェツジミラー（３４
） （３５）を介してウェハＰエディテクタ（６２）及
びウェハＰ２ディテクタ（６３）に達し、そこで検出さ
れる。
上記回折光のうち、ミラー（３１） （３３）によって
反射せしめられマスクＡ及びウェハＢの格子ピッチ８μ
ｍ並びに１．５μ閣の各回折格子（ｔｏ）（１１）から
発せられた＋１次回折光はその途中１／２波長板（５０
）（５１）によってその偏波面を９０°ずらされる（垂
直成分は水平に、又水平成分は垂直にずらされる）ため
、偏光ビームスプリッタ（５２）（５３）で夫々格子ピ
ッチ８μｍ及び１．５μｍの各回折格子（ｌｏ）（ｔｆ
）から取り出された一１次回折光と干渉し合い、光ヘテ
ロダイン干渉光となる。このため各ディテクタ（６０）
（６１） （６２） （６３）では該干渉光によるビ
ート信号が生成され、信号処理制御回路（７）にこれら
ビート信号が送られる。該回路（７）では、マスクＰ□
ディテクタ（６０）より送られてくるビート信号と、ウ
ェハＰ□ディテクタ（６２）より送られてくるビート信
号の位相差が測定され、第３図（ａ）に示されるような
信号波形が得られることになる。又同じくこの信号処理
制御回路（７）にはマスクＰ２ディテクタ（６１）より
送られてくるビート信号とウェハＰ２ディテクタ（６３
）より送られてくるビート信号の位相差が測定され、同
図（ｂ）に示されるような信号波形が得られる。第３図
（ａ）に示された信号波形では、４μｍを周期とする線
形信号となり、同図（ｂ）のそれでは、０．７５μｍを
周期とする線形信号となる。このように信号処理制御回
路（７）では、マスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの
回折格子（１０）由来のビート信号の位相差と、同ピッ
チ１．５μ■の回折格子（１１）由来のビート信号の位
相差を検出しているので、４μｍの範囲内でマスクＡと
ウェハＢの相対的な位置ずれ量が測定でき、しかもピッ
チ１．５μｍの回折格子（１１）の持つ分解能（位相計
分解能を１°程度とすると、その分解能は０．７５μｍ
／３６０’ ということになり、格子ピッチ８μｍの回
折格子（１０）の分解能の約５．３倍になる〕を同時に
達成できることになる。
反射せしめられマスクＡ及びウェハＢの格子ピッチ８μ
ｍ並びに１．５μ閣の各回折格子（ｔｏ）（１１）から
発せられた＋１次回折光はその途中１／２波長板（５０
）（５１）によってその偏波面を９０°ずらされる（垂
直成分は水平に、又水平成分は垂直にずらされる）ため
、偏光ビームスプリッタ（５２）（５３）で夫々格子ピ
ッチ８μｍ及び１．５μｍの各回折格子（ｌｏ）（ｔｆ
）から取り出された一１次回折光と干渉し合い、光ヘテ
ロダイン干渉光となる。このため各ディテクタ（６０）
（６１） （６２） （６３）では該干渉光によるビ
ート信号が生成され、信号処理制御回路（７）にこれら
ビート信号が送られる。該回路（７）では、マスクＰ□
ディテクタ（６０）より送られてくるビート信号と、ウ
ェハＰ□ディテクタ（６２）より送られてくるビート信
号の位相差が測定され、第３図（ａ）に示されるような
信号波形が得られることになる。又同じくこの信号処理
制御回路（７）にはマスクＰ２ディテクタ（６１）より
送られてくるビート信号とウェハＰ２ディテクタ（６３
）より送られてくるビート信号の位相差が測定され、同
図（ｂ）に示されるような信号波形が得られる。第３図
（ａ）に示された信号波形では、４μｍを周期とする線
形信号となり、同図（ｂ）のそれでは、０．７５μｍを
周期とする線形信号となる。このように信号処理制御回
路（７）では、マスクＡ及びウェハＢのピッチ８μｍの
回折格子（１０）由来のビート信号の位相差と、同ピッ
チ１．５μ■の回折格子（１１）由来のビート信号の位
相差を検出しているので、４μｍの範囲内でマスクＡと
ウェハＢの相対的な位置ずれ量が測定でき、しかもピッ
チ１．５μｍの回折格子（１１）の持つ分解能（位相計
分解能を１°程度とすると、その分解能は０．７５μｍ
／３６０’ ということになり、格子ピッチ８μｍの回
折格子（１０）の分解能の約５．３倍になる〕を同時に
達成できることになる。
第４図は同じくシンクロトロン放射光露光装置のマスク
ＡとウェハＢの位置合せ用に使用された第４発明の位置
合せ装置の実施例構成を示している。
ＡとウェハＢの位置合せ用に使用された第４発明の位置
合せ装置の実施例構成を示している。
本実施例構成でも、マスクＡとウェハＢの夫々に格子ピ
ッチ８μ−と１．５μ朧の各回折格子（１０） （１１
）を並べて配置しており、更に横ゼーマンレーザの光源
（２）より発せられた２周波成分子□、ｆ２を有するコ
ヒーレント光をシリンダレンズ（２０）を介してハーフ
ミラ−（２２）によりその一部は偏光ビームスプリッタ
（５３）側に、又その残りはミラー（２３）を介して別
の偏光ビームスプリッタ（５２）側に進入せしめ、面偏
光ビームスプリッタ（５２） （５３）により夫々上記
コヒーレント光をｆ１成分とｆ２構成を有する光に分離
し、更に夫々ミラー（４０） （４１）とミラー（４２
） （４３）によりマスクＡ及びウェハＢの夫々に格子
ピッチ８μｍと１．５μＩで設けられている回折格子（
１’０）（１１）に対して夫々上１次方向より照射する
。この時第４図に示されるようにｆ１成分の光は１／２
波長板（５０）（５１）によってその偏波面が９０°ず
らされ、ミラー（４１）（４３）により各回折格子（１
０）（１１）に対し、＋１次方向から照射される。又本
実施例では格子ピッチ８μＩの回折格子（１０）への照
射で生じる回折光と格゛子ピッチ１．５μｌの回折格子
（１１）への照射で生じる回折光がいずれも垂直方向に
生ずることになり重なってしまうため、第４図の丁度真
横から見た状態を示す第５図に示されるように、ピッチ
８μｍの回折格子（１０）への照射とピッチ１．５μｍ
の回折格子（１１）への照射を角度を異ならしめながら
斜入射させることにより、回折光の取り出しをその斜入
射角度に対応せしめた方向で行なえる（斜方検出ができ
る）ようにしている。
ッチ８μ−と１．５μ朧の各回折格子（１０） （１１
）を並べて配置しており、更に横ゼーマンレーザの光源
（２）より発せられた２周波成分子□、ｆ２を有するコ
ヒーレント光をシリンダレンズ（２０）を介してハーフ
ミラ−（２２）によりその一部は偏光ビームスプリッタ
（５３）側に、又その残りはミラー（２３）を介して別
の偏光ビームスプリッタ（５２）側に進入せしめ、面偏
光ビームスプリッタ（５２） （５３）により夫々上記
コヒーレント光をｆ１成分とｆ２構成を有する光に分離
し、更に夫々ミラー（４０） （４１）とミラー（４２
） （４３）によりマスクＡ及びウェハＢの夫々に格子
ピッチ８μｍと１．５μＩで設けられている回折格子（
１’０）（１１）に対して夫々上１次方向より照射する
。この時第４図に示されるようにｆ１成分の光は１／２
波長板（５０）（５１）によってその偏波面が９０°ず
らされ、ミラー（４１）（４３）により各回折格子（１
０）（１１）に対し、＋１次方向から照射される。又本
実施例では格子ピッチ８μＩの回折格子（１０）への照
射で生じる回折光と格゛子ピッチ１．５μｌの回折格子
（１１）への照射で生じる回折光がいずれも垂直方向に
生ずることになり重なってしまうため、第４図の丁度真
横から見た状態を示す第５図に示されるように、ピッチ
８μｍの回折格子（１０）への照射とピッチ１．５μｍ
の回折格子（１１）への照射を角度を異ならしめながら
斜入射させることにより、回折光の取り出しをその斜入
射角度に対応せしめた方向で行なえる（斜方検出ができ
る）ようにしている。
以上のようにして照射された光は各回折格子（１０）
（１１）で回折した時点で光ヘテロダイン干渉光となっ
てミラー（４４）’（４５）及びナイフェツジミラー（
４６） （４７）を介してマスクＰ１ディテクタ（６０
）及びウェハＰエディテクタ（６２）とマスクＰ２ディ
テクタ（６１）及びウェハＰ２ディテクタ（６３）にビ
ート信号として夫々検出される。
（１１）で回折した時点で光ヘテロダイン干渉光となっ
てミラー（４４）’（４５）及びナイフェツジミラー（
４６） （４７）を介してマスクＰ１ディテクタ（６０
）及びウェハＰエディテクタ（６２）とマスクＰ２ディ
テクタ（６１）及びウェハＰ２ディテクタ（６３）にビ
ート信号として夫々検出される。
更に検出された各ビート信号は信号処理制御回路（７）
に入力され、マスクＡ及びウェハＢの夫々に設けられた
格子ピッチ８μｍの回折格子（１０）に由来するビート
信号間の位相差と同じく格子ピッチ１．５μｍの回折格
子（１１）に由来するビート信号間の位相差を夫々測定
して、マスクＡとウェハ８間の相対的位置ずれ量を各々
検出する。得られる位相差の信号波形は前実施例の第３
図（ａ）（ｂ）に示されたものと同じになり、そのため
その詳細については省略する。
に入力され、マスクＡ及びウェハＢの夫々に設けられた
格子ピッチ８μｍの回折格子（１０）に由来するビート
信号間の位相差と同じく格子ピッチ１．５μｍの回折格
子（１１）に由来するビート信号間の位相差を夫々測定
して、マスクＡとウェハ８間の相対的位置ずれ量を各々
検出する。得られる位相差の信号波形は前実施例の第３
図（ａ）（ｂ）に示されたものと同じになり、そのため
その詳細については省略する。
尚、以上本発明で使用される回折格子のタイプは、反射
型、透過型、振幅型、位相型、ブレーズド型等種々のも
のが使用可能である。又光源についても、横ゼーマンレ
ーザのほか、軸ゼーマンレーザと１７４波長板の組合せ
、及び安定化レーザと周波数シフタの組合せ等が可能で
ある。更に以上の実施例で示したものはマスク回折格子
とウェハ回折格子から得られる各回折光をビート信号に
変換して各ビート信号の位相差を測定したものであり、
これにより得られるマスクとウェハの変位量は相対的な
ものであるが、別に基準ビート信号を採Ｉす、これに対
してマスク及びウェハが夫々どの程度ずれているかを測
定する絶対位置ずれ検出方式を採用することもできる。
型、透過型、振幅型、位相型、ブレーズド型等種々のも
のが使用可能である。又光源についても、横ゼーマンレ
ーザのほか、軸ゼーマンレーザと１７４波長板の組合せ
、及び安定化レーザと周波数シフタの組合せ等が可能で
ある。更に以上の実施例で示したものはマスク回折格子
とウェハ回折格子から得られる各回折光をビート信号に
変換して各ビート信号の位相差を測定したものであり、
これにより得られるマスクとウェハの変位量は相対的な
ものであるが、別に基準ビート信号を採Ｉす、これに対
してマスク及びウェハが夫々どの程度ずれているかを測
定する絶対位置ずれ検出方式を採用することもできる。
以上詳述したように本発明法並びに装置によれば、光ヘ
テロダイン位置検出方式の必要な検品分解能を高く維持
したまま、この分解能とは相反する関係にある検出範囲
をこれまでとは逆に著しく拡大することができ、そのた
め第１の物体と第２の物体のクォータミクロン範囲の微
小変位の検出が可能で、且つその検出によって位置合せ
精度も飛躍的に向上せしめることができるようになる。
テロダイン位置検出方式の必要な検品分解能を高く維持
したまま、この分解能とは相反する関係にある検出範囲
をこれまでとは逆に著しく拡大することができ、そのた
め第１の物体と第２の物体のクォータミクロン範囲の微
小変位の検出が可能で、且つその検出によって位置合せ
精度も飛躍的に向上せしめることができるようになる。
第１図は第５発明の位置合せ装置の一実施例に係る構成
を示す概略図、第２図は本実施例において各回折格子で
の回折光の発生状況を示す説明図、第３図（ａ）（ｂ）
は本実施例において各位相差の検出の結果得られた位相
計の信号波形を示す図、第４図は第４発明の位置合せ装
置の実施例構成を示す概略図、第５図は前回の丁度真横
から見た照射光の斜入射状況及び回折光の斜方検出状況
を示す側面図、第６図は従来の光ヘテロダイン位置検出
方式の説明図である。 図中、Ａはマスク、Ｂはウェハ、（ｌａ） （ｌｂ）（
１ｏ）（１１）は回折格子、（２）は光源、（３０）
（３１）（３２）（３３） （４０） （４０ａ） （
４１）（４１ａ） （４２） （４３）はミラー（５２
） （５２ａ） （５３）は偏光ビームスプリッタ、（
５０）（５１）は１／２波長板、（６０） （６０ａ）
（６１）（６２） （６２ａ）（６３）はディテクタ
、（７）は信号処理制御回路を各示す。 手続補正書 （自発） 補 正 内 容 平成２年／／月 １６日 本願明細書第２０頁４行目から５行目にかけて「シリン
ダレス（２０）Ｊ とあるを 「シリンダレンズ
を示す概略図、第２図は本実施例において各回折格子で
の回折光の発生状況を示す説明図、第３図（ａ）（ｂ）
は本実施例において各位相差の検出の結果得られた位相
計の信号波形を示す図、第４図は第４発明の位置合せ装
置の実施例構成を示す概略図、第５図は前回の丁度真横
から見た照射光の斜入射状況及び回折光の斜方検出状況
を示す側面図、第６図は従来の光ヘテロダイン位置検出
方式の説明図である。 図中、Ａはマスク、Ｂはウェハ、（ｌａ） （ｌｂ）（
１ｏ）（１１）は回折格子、（２）は光源、（３０）
（３１）（３２）（３３） （４０） （４０ａ） （
４１）（４１ａ） （４２） （４３）はミラー（５２
） （５２ａ） （５３）は偏光ビームスプリッタ、（
５０）（５１）は１／２波長板、（６０） （６０ａ）
（６１）（６２） （６２ａ）（６３）はディテクタ
、（７）は信号処理制御回路を各示す。 手続補正書 （自発） 補 正 内 容 平成２年／／月 １６日 本願明細書第２０頁４行目から５行目にかけて「シリン
ダレス（２０）Ｊ とあるを 「シリンダレンズ
Claims (5)
- （１）２種以上の異なる格子定数の回折格子を並べて第
１及び第２の物体の夫々に配置し、わずかに異なる２周
波数のコヒーレント光を、これらの回折格子に対し垂直
方向から照射し、又はこれらの回折格子に対し夫々±ｎ
次の方向から照射することにより、第１及び第２の物体
の各回折格子から夫々生じる±ｎ次回折光を検出し、又
はこれら各回折格子から夫々垂直方向に生じる回折光を
検出し、且つ前記回折時点で又は回折光光路途中で２周
波成分を干渉せしめて光ヘテロダイン干渉回折光とする
ことでこれらを基にビート信号を夫々生成し、第１及び
第２の物体に設けられた上記回折格子のうち格子定数の
等しいもの同士の回折光から得られるビート信号の位相
差を夫々測定することで第１及び第２の物体の変位量を
検出することを特徴とする位置検出方法。 - （２）第１及び第２の物体の夫々に並べて配置された２
種以上の異なる格子定数からなる回折格子と、わずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を発生させる光源と、
該光源から照射されたコヒーレント光を前記第１及び第
２の物体の各回折格子に対して夫々±ｎ次の方向から入
射させる入射角調整手段と、各回折格子で照射光が回折
する時点で又は各回折格子から垂直方向に夫々取り出さ
れる回折光の光路途中で２周波成分を干渉せしめて光ヘ
テロダイン干渉光とする光干渉手段と、第１及び第２の
物体の各回折格子から垂直方向に夫々取り出され、且つ
前記光干渉手段によって光ヘテロダイン干渉光となった
回折光を検出してビート信号を夫々生成する検出手段と
、第１及び第２の物体の前記回折格子のうち格子定数の
等しいもの同士の回折光から前記検出手段によって得ら
れるビート信号の位相差を夫々測定してこれらの位相差
に基づき第１及び第２の物体の変位量を検出する信号処
理手段とを有することを特徴とする位置検出装置。 - （３）第１及び第２の物体の夫々に並べて配置された２
種以上の異なる格子定数からなる回折格子と、わずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を発生させる光源と、
該光源から発生したコヒーレント光を前記第１及び第２
の物体の各回折格子に対し垂直方向から照射した時にこ
れらの回折格子から生ずる回折光のうち±ｎ次回折光の
取り出しを夫々行なう回折光の取り出し手段と、前記各
回折光の取り出し光路途中で２周波成分を干渉せしめて
光ヘテロダイン干渉光とする光干渉手段と、前記回折光
取り出し手段によって取り出され且つ光干渉手段によっ
て光ヘテロダイン干渉光となった回折光を検出してビー
ト信号を夫々生成する検出手段と、第１及び第２の物体
の前記回折格子のうち格子定数の等しいもの同士の回折
光から前記検出手段によって得られるビート信号の位相
差を夫々測定してこれらの位相差に基づき第１及び第２
の物体の変位量を検出する信号処理手段とを有すること
を特徴とする位置検出装置。 - （４）第１及び第２の物体の夫々に並べて配置された２
種以上の異なる格子定数からなる回折格子と、第１の物
体及び／又は第２の物体を動かす移動機構と、わずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を発生させる光源と、
該光源から照射されたコヒーレント光を前記第１及び第
２の物体の各回折格子に対して夫々±ｎ次の方向から入
射させる入射角調整手段と、各回折格子で照射光が回折
する時点で又は各回折格子から垂直方向に夫々取り出さ
れる回折光の光路途中で２周波成分を干渉せしめて光ヘ
テロダイン干渉光とする光干渉手段と、第１及び第２の
物体の各回折格子から垂直方向に夫々取り出され、且つ
前記光干渉手段によって光ヘテロダイン干渉光となった
回折光を検出してビート信号を夫々生成する検出手段と
、第１及び第２の物体の前記回折格子のうち格子定数の
等しいもの同士の回折光から前記検出手段によって得ら
れるビート信号の位相差を夫々測定してこれらの位相差
に基づき前記移動機構に制御信号を出力し、第１の物体
及び／又は第２の物体を動かして位置合せする信号処理
制御手段とを有することを特徴とする位置合せ装置。 - （５）第１及び第２の物体の夫々に並べて配置された２
種以上の異なる格子定数からなる回折格子と、第１の物
体及び／又は第２の物体を動かす移動機構と、わずかに
異なる２周波数のコヒーレント光を発生させる光源と、
該光源か発生したコヒーレント光を前記第１及び第２の
物体の各回折格子に対し垂直方向から照射した時にこれ
らの回折格子から生ずる回折光のうち±ｎ次回折光の取
り出しを行なう回折光の取り出し手段と、前記各回折光
の取り出し光路途中で２周波成分を干渉せしめて光ヘテ
ロダイン干渉光とする光干渉手段と、前記回折光取り出
し手段によって取り出され且つ光干渉手段によって光ヘ
テロダイン干渉光となった回折光を検出してビート信号
を夫々生成する検出手段と、第１及び第２の物体の前記
回折格子のうち格子定数の等しいもの同士の回折光から
前記検出手段によって得られるビート信号の位相差を夫
々測定してこれらの位相差に基づき前記移動機構に制御
信号を出力し、第１の物体及び／又は第２の物体を動か
して位置合せする信号処理制御手段とを有することを特
徴とする位置合せ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177236A JPH0635927B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 位置検出方法及びその装置並びに位置合せ装置 |
| US07/688,115 US5182610A (en) | 1990-04-19 | 1991-04-19 | Position detecting method and device therefor as well as aligning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177236A JPH0635927B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 位置検出方法及びその装置並びに位置合せ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465604A true JPH0465604A (ja) | 1992-03-02 |
| JPH0635927B2 JPH0635927B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=16027529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2177236A Expired - Lifetime JPH0635927B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-07-06 | 位置検出方法及びその装置並びに位置合せ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635927B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06326002A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 位置合せ装置 |
| JPH0981736A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-28 | Fuji Electric Co Ltd | 傷検査装置 |
| JP2014529896A (ja) * | 2011-08-23 | 2014-11-13 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | メトロロジ方法及び装置並びにデバイス製造方法 |
| JP2017204539A (ja) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法 |
| CN114812443A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 合肥工业大学 | 一种直线度和滚转角误差同时测量系统 |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP2177236A patent/JPH0635927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06326002A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 位置合せ装置 |
| JPH0981736A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-28 | Fuji Electric Co Ltd | 傷検査装置 |
| JP2014529896A (ja) * | 2011-08-23 | 2014-11-13 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | メトロロジ方法及び装置並びにデバイス製造方法 |
| JP2017204539A (ja) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法 |
| CN114812443A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 合肥工业大学 | 一种直线度和滚转角误差同时测量系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0635927B2 (ja) | 1994-05-11 |
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