JPH10274507A - Positioning method and apparatus using diffraction grating - Google Patents

Positioning method and apparatus using diffraction grating

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JPH10274507A
JPH10274507A JP9094979A JP9497997A JPH10274507A JP H10274507 A JPH10274507 A JP H10274507A JP 9094979 A JP9094979 A JP 9094979A JP 9497997 A JP9497997 A JP 9497997A JP H10274507 A JPH10274507 A JP H10274507A
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Japan
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light
diffraction grating
monochromatic
diffraction
lights
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JP9094979A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinori Shibayama
昭則 柴山
Hideo Yoshihara
秀雄 吉原
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N T T ADVANCE TECHNOL KK
NTT Advanced Technology Corp
Original Assignee
N T T ADVANCE TECHNOL KK
NTT Advanced Technology Corp
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回折格子を用いた位置合せ装置または方法に
おいて、半導体レーザを容易に且つ短時間で交換でき
る。 【解決手段】 レーザ光源から空間レンズ系へのレーザ
光伝達に光ファイバーを適用する。
(57) Abstract: In an alignment apparatus or method using a diffraction grating, a semiconductor laser can be easily and quickly exchanged. An optical fiber is applied to laser light transmission from a laser light source to a spatial lens system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクとウエハを
位置合せした後、マスクパタンをウエハ上に焼き付けて
半導体ICやLSIを製造するための露光装置やパタン
位置を計測するパタン評価装置に応用して、好適な回折
格子を用いた光ヘテロダイン干渉法による位置合せ方法
やその実施に使用される位置合せ装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor IC or an LSI by printing a mask pattern on a wafer after aligning a mask with a wafer and a pattern evaluation apparatus for measuring a pattern position. Further, the present invention relates to a positioning method based on optical heterodyne interferometry using a suitable diffraction grating and a positioning device used for implementing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ICやLSIパタンの微細化に伴
い、マスクパタンをウエハ上に露光転写する装置では、
マスクとウエハとを互いに高精度に位置合せする技術の
進展が不可欠のものとなっている。光ヘテロダイン干渉
法は、わずかに周波数の異なる2つのレーザー光を干渉
させてヘテロダイン信号を得、基準となるヘテロダイン
信号(参照信号)と測定したヘテロダイン信号間の位相
差を求め、マスクとウエハの位置合せや位置検出を行っ
ている。
2. Description of the Related Art In an apparatus for exposing and transferring a mask pattern onto a wafer with the miniaturization of semiconductor IC and LSI patterns,
Advances in technology for aligning a mask and a wafer with high precision have become indispensable. In the optical heterodyne interferometry, a heterodyne signal is obtained by causing two laser beams having slightly different frequencies to interfere with each other, a phase difference between a reference heterodyne signal (reference signal) and a measured heterodyne signal is determined, and the position of the mask and the wafer is determined. It performs alignment and position detection.

【0003】従来、回折格子を用いた光ヘテロダイン干
渉法を利用して微小変位測定、或いは精密な位置合せを
行う装置として、第3図に示すようなX線露光装置に応
用したものがある(特願平6−175260号)。第3
図において、20は周波数が互いにわずかに異なり、偏
光面方向は互いに直交する2波長の光を発する横ゼーマ
ン効果形2周波直交偏光レーザー光源(波長λ1の光
源)、20’は横ゼーマン効果形2周波直交偏光レーザ
ー光源(波長λ2の光源)、11、11’、11”、2
1、21’、21”、21’”はミラーであり、これら
のミラーのうちミラー11’、11”、21’、21”
は角度調整自在とされている(入射角調整手段)。2
2、22’は円筒レンズ、23、23’は偏光ビームス
プリッター、24はプリズム状ミラー、1、1’は誘電
体多層膜ミラー、3、3’、25、25’は集光レン
ズ、4、4’、26、26’は光電検出器(第1〜第4
の検出手段)、6は信号処理制御部(信号処理制御手
段)、28、29はそれぞれマスクステージ、ウエハス
テージ(相対移動機構)、30はマスク(第1の物
体)、31はウエハ(第2の物体)、32はマスク回折
格子(第1の回折格子)、33は単色光入射・回折光取
り出し窓、34はウエハ回折格子(第2の回折格子)、
22’、44、44’は偏光板である。ここで前記単色
光入射・回折光取り出し窓33は、マスク30に設けら
れた開口部であり、この窓33を通して回折格子34に
対して入射光が直接入射でき、且つその回折格子34か
らの回折光が直接取り出せるようになっている。また、
マスクステージ28、及びウエハステージ29は、マス
ク30、及びウエハ31を相対的に動かす移動機構を構
成している。
[0003] Conventionally, as an apparatus for performing minute displacement measurement or precise alignment using optical heterodyne interferometry using a diffraction grating, there is an apparatus applied to an X-ray exposure apparatus as shown in FIG. Japanese Patent Application No. 6-175260). Third
In the figure, reference numeral 20 denotes a transverse Zeeman effect type two-frequency orthogonally polarized laser light source (light source of wavelength λ1) which emits light of two wavelengths whose frequencies are slightly different from each other and whose polarization planes are orthogonal to each other; Frequency orthogonally polarized laser light source (light source of wavelength λ2), 11, 11 ′, 11 ″, 2
1, 21 ', 21 ", 21'" are mirrors, and among these mirrors, mirrors 11 ', 11 ", 21', 21".
Are angle adjustable (incident angle adjusting means). 2
2, 22 'is a cylindrical lens, 23, 23' is a polarizing beam splitter, 24 is a prism mirror, 1, 1 'is a dielectric multilayer mirror, 3, 3', 25, 25 'is a condensing lens, 4, 4 ′, 26, 26 ′ are photoelectric detectors (first to fourth
, 6 is a signal processing controller (signal processing controller), 28 and 29 are respectively a mask stage and a wafer stage (relative moving mechanism), 30 is a mask (first object), and 31 is a wafer (second , 32 is a mask diffraction grating (first diffraction grating), 33 is a monochromatic light incident / diffraction light extraction window, 34 is a wafer diffraction grating (second diffraction grating),
22 ', 44 and 44' are polarizing plates. Here, the monochromatic light incident / diffraction light extraction window 33 is an opening provided in the mask 30, and the incident light can directly enter the diffraction grating 34 through the window 33, and the diffraction light from the diffraction grating 34 Light can be extracted directly. Also,
The mask stage 28 and the wafer stage 29 constitute a moving mechanism for relatively moving the mask 30 and the wafer 31.

【0004】周波数が互いにわずかに異なり、偏光面方
向は互いに直交する2波長の光を発する横ゼーマン効果
形2周波直交偏光レーザー光源20、20’は、それぞ
れ中心波長λ1、λ2の各単色光を発するもので、これ
らの各波長は近接していないものが良い。これらのレー
ザー光は全反射ミラー21、11、円筒レンズ22、2
2’を介して楕円状のビームとなりそのビームは偏光ビ
ームスプリッター23、23’によりそれぞれ水平成
分、あるいは垂直成分のみを有する直線偏光でしかも周
波数が互いにわずかに異なる2波長の光に分割され、分
割された光はそれぞれミラー21’と21”、そして1
1’と11”を介して所望の入射角でそれぞれ回折格子
32、及び回折格子34に入射する。回折格子32、3
4はそれぞれ格子ライン方向にずれており、しかも2波
長の入射光の同一楕円ビーム内に配置されている。ま
た、回折格子32、34の回折格子ピッチは等しくされ
ている。回折格子32、及び回折格子34からn次の回
折光を用いる場合、前記回折格子の所望の入射角θni
は回折格子のピッチPと前記光源のレーザー光の波長λ
iにより次式より求められる。
The transverse Zeeman effect type two-frequency orthogonally polarized laser light sources 20 and 20 'which emit light of two wavelengths whose frequencies are slightly different from each other and whose polarization planes are orthogonal to each other emit monochromatic lights of center wavelengths λ1 and λ2, respectively. It is preferable that these wavelengths are not close to each other. These laser beams are totally reflected mirrors 21 and 11, cylindrical lenses 22 and 2.
The beam becomes an elliptical beam through 2 ′, and the beam is split by the polarizing beam splitters 23 and 23 ′ into light of two wavelengths, each of which is a linearly polarized light having only a horizontal component or a vertical component, and whose frequencies are slightly different from each other. The reflected lights are mirrors 21 'and 21 ", respectively, and 1
The light enters the diffraction grating 32 and the diffraction grating 34 at desired angles of incidence via 1 ′ and 11 ″, respectively.
Numerals 4 deviate in the grating line direction, and are arranged in the same elliptical beam of incident light of two wavelengths. The diffraction grating pitches of the diffraction gratings 32 and 34 are made equal. When using the n-th order diffracted light from the diffraction grating 32 and the diffraction grating 34, a desired incident angle θni of the diffraction grating is used.
Is the pitch P of the diffraction grating and the wavelength λ of the laser light of the light source.
It is obtained from the following equation by i.

【0005】[0005]

【数1】ここで本実施例の入射角は±1次回折角より入
射されると仮定すると、
## EQU1 ## Here, assuming that the incident angle in the present embodiment is incident from the ± 1st diffraction angle,

【数1】は次のように表される。## EQU1 ## is expressed as follows.

【0006】[0006]

【数2】従って、レーザー光λ1、λ2の各単色光の入
射角をそれぞれθ11=sin−1(λ1/P)、θ1
2=sin−1(λ2/P)に設定することにより、レ
ーザー光λ1、λ2の各単色光の1次回折光はそれぞれ
同一方向に出射する。
## EQU2 ## Accordingly, the incident angles of the monochromatic lights of the laser lights λ1 and λ2 are respectively set as θ11 = sin−1 (λ1 / P), θ1
By setting 2 = sin-1 (λ2 / P), the first-order diffracted lights of the monochromatic lights of the laser lights λ1 and λ2 are respectively emitted in the same direction.

【0007】回折格子32から得られる光ヘテロダイン
干渉回折光、及び単色光入射・回折光取り出し窓33を
通して回折格子34から得られる光ヘテロダイン干渉回
折光は、それぞれミラー21’”を介しプリズム状ミラ
ー24によって、マスク側の光ヘテロダイン干渉回折光
とウエハ側の光ヘテロダイン干渉回折光に分離される。
分離された光ヘテロダイン干渉回折光は、それぞれ誘電
体多層膜ミラー1、1’によって、波長λ1、λ2の光
ヘテロダイン干渉回折光に分離される。マスク側とウエ
ハ側、さらに波長λ1とλ2によって分離された前記光
ヘテロダイン干渉回折光は、それぞれ偏光板44と4
4’、2と2’、集光レンズ25と25’、3と3’を
介して光検出器26と26’、4と4’に導かれ、回折
光ビート信号として信号最適化処理制御部6で処理され
る。
The optical heterodyne interference diffraction light obtained from the diffraction grating 32 and the optical heterodyne interference diffraction light obtained from the diffraction grating 34 through the monochromatic light incident / diffraction light extraction window 33 are respectively transmitted to the prism mirror 24 via the mirror 21 '". As a result, the light is separated into optical heterodyne interference diffraction light on the mask side and optical heterodyne interference diffraction light on the wafer side.
The separated optical heterodyne interference diffraction light is separated into optical heterodyne interference diffraction lights of wavelengths λ1 and λ2 by the dielectric multilayer mirrors 1 and 1 ′, respectively. The optical heterodyne interference diffraction light separated on the mask side and the wafer side and further separated by wavelengths λ1 and λ2 are
4 ′, 2 and 2 ′, and condensing lenses 25 and 25 ′, and 3 and 3 ′, and are guided to photodetectors 26 and 26 ′ and 4 and 4 ′, and as a diffracted light beat signal, a signal optimization processing control unit 6 is processed.

【0008】信号最適化処理制御部6では、回折格子3
2、34から得られた光ヘテロダイン干渉回折光のビー
ト信号から、各波長について最も安定な(信号強度の強
い、あるいはS/N比の良い)信号を選別し、選択され
た波長についてのマスク側とウエハ側から得られた光ヘ
テロダイン干渉回折光のビート信号の内、いずれか一方
の信号を基準ビート信号として両ビート信号の位相差を
検出し、位相差が所定の値になるようにマスクステージ
28、或いはウエハステージ29を相対移動させ、マス
ク面上のパタンがウエハ面上の所定の位置に精度よく重
なって露光できるようにマスク30とウエハ31との間
の精密な位置合せを行うようにされている。しかしなが
ら、上記従来の装置では、2波長のレーザー光を生成さ
せる横ゼーマン効果形2周波直交偏光レーザー光源の小
型化が難しく、また、半導体レーザーと音響光学素子を
用いて小型化しても、多種類の波長の光源を用いた場合
には光学系全体が大型化してしまうという問題を有して
いた。また、光源の寿命、故障等による光源の交換作業
も、多種類の光ヘテロダイン干渉光学系から構成されて
いるため、光学系の調整が複雑になってしまうという問
題も有していた。
[0008] In the signal optimization processing control unit 6, the diffraction grating 3
From the beat signal of the optical heterodyne interference diffracted light obtained from 2, 34, the most stable signal (high signal strength or good S / N ratio) is selected for each wavelength, and the mask side for the selected wavelength is selected. The phase difference between the two beat signals is detected using either one of the beat signals of the optical heterodyne interference diffraction light obtained from the wafer side as a reference beat signal, and the mask stage is set so that the phase difference becomes a predetermined value. 28 or the wafer stage 29 is relatively moved so that precise alignment between the mask 30 and the wafer 31 is performed so that the pattern on the mask surface can be accurately overlapped with a predetermined position on the wafer surface for exposure. Have been. However, in the above-described conventional apparatus, it is difficult to reduce the size of the transverse Zeeman effect type two-frequency orthogonally polarized laser light source that generates laser light of two wavelengths. When a light source having a wavelength of? Is used, there is a problem that the entire optical system becomes large. In addition, since the replacement of the light source due to the life of the light source, failure, or the like is also made up of various types of optical heterodyne interference optical systems, there has been a problem that the adjustment of the optical system becomes complicated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の以
上の様な問題に鑑み創案されたもので、請求項1ないし
3の発明は光ヘテロダイン干渉光学系と2波長の光源を
分離し、光ファイバーを用いて結合させることにより、
位置検出のための光学系を小型化でき、且つ、光源の交
換作業も光ファイバーの結合部を切り放すことにより容
易にできる位置合せ方法を提供することを目的としたも
のである。また請求項4ないし6の発明は光ヘテロダイ
ン干渉光学系と2波長の光源を分離し、光ファイバーを
用いて結合させることにより、位置検出のための光学系
を小型化でき、且つ、光源の交換作業も光ファイバーの
結合部を切り放すことにより容易にできる位置合せ装置
を提供することを目的としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The first to third aspects of the present invention separate an optical heterodyne interference optical system from a two-wavelength light source. By coupling using optical fiber,
It is an object of the present invention to provide an alignment method that can reduce the size of an optical system for position detection, and can easily replace a light source by cutting off a joint portion of an optical fiber. According to another aspect of the present invention, the optical heterodyne interference optical system and the two-wavelength light source are separated and coupled using an optical fiber, so that the optical system for position detection can be reduced in size and the light source can be replaced. It is another object of the present invention to provide an alignment device which can be easily formed by cutting off a joint portion of an optical fiber.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項1記載の発明は、第1の物体に
設けた第1の回折格子と、第2の物体上に設けた第2の
回折格子とを一定の間隔を隔てて配置させ、光源として
周波数が互いにわずかに異なる2波長の単色光の組を複
数組発生する複数の光源を用い、前記複数の光源から発
生した2波長の単色光の組を光ファイバーに入射させ、
光ファイバーからの出射光を前記第1及び第2の回折格
子のそれぞれに対して所定の入射角度で入射させ、前記
第1の回折格子から生じる前記単色光の組に対応して複
数の光ヘテロダイン干渉回折光を独立に分離、検出して
第1のビート信号の組とし、前記第2の回折格子から生
じる前記単色光の組に対応して複数の光ヘテロダイン干
渉回折光を独立に分離、検出して第2のビート信号の組
とし、これらの第1及び第2のビート信号の組から各光
源に対応して独立した複数の位相差信号を算出し、これ
ら複数の位相差信号のうちの1つ、或いは2つ以上の位
相差信号に基づいて前記第1及び第2の物体を相対的に
動かして位置合せを行う方法を基本的特徴とするもので
ある。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first diffraction grating provided on a first object and a diffraction grating provided on a second object are provided. And a plurality of light sources that generate a plurality of sets of monochromatic lights of two wavelengths whose frequencies are slightly different from each other, and are generated from the plurality of light sources. A set of two wavelength monochromatic lights is made incident on an optical fiber,
Light emitted from the optical fiber is incident on each of the first and second diffraction gratings at a predetermined incident angle, and a plurality of optical heterodyne interferences corresponding to the set of monochromatic light generated from the first diffraction grating. Diffracted light is independently separated and detected to form a first set of beat signals, and a plurality of optical heterodyne interference diffraction lights are independently separated and detected corresponding to the set of monochromatic light generated from the second diffraction grating. A plurality of independent phase difference signals corresponding to each light source are calculated from the first and second sets of beat signals, and one of the plurality of phase difference signals is calculated. A basic feature is a method of performing relative positioning by moving the first and second objects based on one or two or more phase difference signals.

【0011】また、本発明のうち請求項2記載の発明
は、光源として音響光学素子の組を用いて周波数シフト
させた2波長の単色光の組を用いたことを特徴とする請
求項第1項記載の位置合せ方法を特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, a set of monochromatic light of two wavelengths shifted in frequency by using a set of acousto-optic elements is used as a light source. Characteristic is the alignment method described in the item.

【0012】また、本発明のうち請求項3記載の発明
は、光源として音響光学素子の組を用いて周波数シフト
させた2波長の単色光の組をそれぞれ別々の光ファイバ
ーに入射させることを特徴とする請求項第2項記載の位
置合せ方法を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, a set of two-wavelength monochromatic light whose frequency is shifted by using a set of acousto-optic elements as a light source is incident on separate optical fibers. The alignment method according to claim 2 is characterized.

【0013】本発明のうち請求項4記載の発明は、第1
の物体に設けた第1の回折格子と、第2の物体上に設け
た第2の回折格子と、前記第1及び第2の物体を相対的
に動かす移動機構と、周波数が互いにわずかに異なる2
波長の単色光の組を複数組発生する複数の光源と、前記
複数の光源から発生した2波長の単色光の組を光ファイ
バーに入射させる光ファイバー入射光学系と、光ファイ
バーから出射した単色光の組を前記第1及び第2の回折
格子のそれぞれに対して所定の入射角度で入射させる複
数の入射角調整手段と、前記第1の回折格子から生じる
前記単色光の組に対応して複数の光ヘテロダイン干渉回
折光を独立に分離、検出して複数の第1のビート信号を
生成する複数の第1の検出手段と、前記第2の回折格子
から生じる前記単色光の組に対応して複数の光ヘテロダ
イン干渉回折光を独立に分離、検出して複数の第2のビ
ート信号を生成する複数の第2の検出手段と、それら複
数の第1及び第2の検出手段によって生成された複数の
第1及び第2のビート信号から各光源に対応して独立に
複数の位相差信号を検出する位相差検出手段と、前記位
相差検出手段により得られた位相差検出信号のうち、前
記第1及び第2のビート信号の強度、又はS/N比の最
良である検出信号から得られた位相差信号に基づいて前
記移動機構に制御信号を送り出し、前記第1及び第2の
物体を相対的に動かして位置合せする信号処理制御手段
とを具備してなることを基本的特徴とする装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the first aspect.
A first diffraction grating provided on a second object, a second diffraction grating provided on a second object, a moving mechanism for relatively moving the first and second objects, and frequencies slightly different from each other 2
A plurality of light sources for generating a plurality of sets of monochromatic lights of wavelengths, an optical fiber incident optical system for causing a set of monochromatic lights of two wavelengths generated from the plurality of light sources to enter an optical fiber, and a set of monochromatic lights emitted from the optical fibers. A plurality of incident angle adjusting means for entering each of the first and second diffraction gratings at a predetermined incident angle; and a plurality of optical heterodyne corresponding to the set of the monochromatic light generated from the first diffraction grating. A plurality of first detecting means for independently separating and detecting the interference diffraction light to generate a plurality of first beat signals; and a plurality of lights corresponding to the set of the monochromatic light generated from the second diffraction grating. A plurality of second detecting means for independently separating and detecting the heterodyne interference diffraction light to generate a plurality of second beat signals; and a plurality of first detecting means generated by the plurality of first and second detecting means. And the second bee Phase difference detecting means for independently detecting a plurality of phase difference signals from the signal corresponding to each light source, and the first and second beat signals among the phase difference detection signals obtained by the phase difference detecting means. A control signal is sent to the moving mechanism based on a phase difference signal obtained from a detection signal having the best intensity or S / N ratio, and the first and second objects are relatively moved and aligned. This is a device basically including signal processing control means.

【0014】また、本発明のうち請求項5記載の発明
は、光源として音響光学素子の組を用いて周波数シフト
させた2波長の単色光の組を用いたことを特徴とする請
求項第4項記載の位置合せ装置を特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, a set of monochromatic light of two wavelengths shifted in frequency using a set of acousto-optic elements is used as a light source. The alignment device according to the item is characterized.

【0015】また、本発明のうち請求項6記載の発明
は、光源として音響光学素子の組を用いて周波数シフト
させた2波長の単色光の組をそれぞれ別々の光ファイバ
ーに入射させることを特徴とする請求項第5項記載の位
置合せ方法を特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, a set of two-color monochromatic lights whose frequency is shifted by using a set of acousto-optical elements as light sources is incident on separate optical fibers. The alignment method according to claim 5 is characterized.

【0016】請求項1ないし6記載の光源としては、横
ゼーマンレーザー光のような直交偏波面にわずかに異な
る2周波成分のコヒーレント光を射出するレーザー光の
他に、音響光学素子等により周波数シフトさせたレーザ
ー光の組を用いても良い。
The light source according to any one of the first to sixth aspects of the present invention is not limited to a laser beam such as a transverse Zeeman laser beam which emits coherent light having two frequency components slightly different from each other on an orthogonal polarization plane, and a frequency shift by an acousto-optic element or the like. A set of laser beams may be used.

【0017】また光ファイバーへの入射方法に関して
も、横ゼーマンレーザー光のような直交偏波面にわずか
に異なる2周波成分のコヒーレント光を1本の光ファイ
バーに入射させる方法の他に、波長のわずかに異なる2
波長のレーザー光を分離させて、それぞれ別の光ファイ
バーに入射させる方法を用いてもよい。また、音響光学
素子を用いた場合にも、周波数シフトさせたレーザー光
をそれぞれ、別の光ファイバーに入射させても、或い
は、波長のわずかに異なる2波長のレーザー光を合成さ
せて入射させても同様の効果が得られる。
As for the method of incidence on an optical fiber, other than a method of injecting coherent light of two frequency components slightly different from each other on an orthogonal polarization plane, such as a transverse Zeeman laser beam, into one optical fiber, the wavelength is slightly different. 2
A method may be used in which laser beams having different wavelengths are separated and made incident on different optical fibers. Also, in the case of using an acousto-optic element, the laser light whose frequency has been shifted may be respectively incident on another optical fiber, or laser light of two wavelengths having slightly different wavelengths may be combined and incident. Similar effects can be obtained.

【0018】さらに複数の光源から射出される所望な波
長を有するレーザー光をそれぞれ光ファイバーに入射さ
せ、光ファイバーからの出射光をそれぞれ所定の入射角
度で同一の回折格子に入射させ、各々の波長に対応して
独立に位置ずれ情報を検出し、信号強度の強い又はS/
N比の良い信号を選択的に用いて位置合せを行うことに
より光源と光ヘテロダイン干渉光学系を光ファイバーに
より分割でき、光学系の小型化、光源の交換調整の容易
化を実現することが可能となる。
Further, laser beams having desired wavelengths emitted from a plurality of light sources are respectively made incident on the optical fiber, and the light emitted from the optical fiber is made incident on the same diffraction grating at a predetermined incident angle, and each of the laser beams corresponds to each wavelength. And independently detects misregistration information.
The light source and the optical heterodyne interference optical system can be divided by the optical fiber by performing the alignment by selectively using a signal having a good N ratio, so that the optical system can be downsized and the light source can be easily exchanged and adjusted. Become.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図1、図2を参照して本発
明の実施の形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0020】図1は、請求項1ないし6記載の発明に係
わる位置合せ方法ならびに装置の第一の実施の形態で、
半導体ICやLSIを製造するためのX線露光装置のマ
スクとウエハの位置合せに用いられた光ヘテロダイン干
渉方式の位置合せ方法ならびに装置構成の概略を示すも
ので、図中マスク、及びウエハの各移動機構については
図3とほぼ同じである。図1において、50、50’は
ビーム整形器、51、51’はファイバーコネクタ、5
2、52’、52’’、52’’’は光ファイバー、5
3、53’はファイバー入射光学系である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an alignment method and apparatus according to the first to sixth aspects of the present invention.
It schematically shows an alignment method of an optical heterodyne interference system used for alignment between a mask and a wafer of an X-ray exposure apparatus for manufacturing a semiconductor IC and an LSI, and an outline of a device configuration. The moving mechanism is almost the same as that in FIG. In FIG. 1, 50, 50 'are beam shapers, 51, 51' are fiber connectors,
2, 52 ', 52 ", 52'" are optical fibers, 5
3, 53 'is a fiber incident optical system.

【0021】周波数が互いにわずかに異なり、偏光面方
向は互いに直交する2波長の光を発する横ゼーマン効果
形2周波直交偏光レーザー光源20、20’は、それぞ
れ中心波長λ1、λ2の各単色光を発するもので、これ
らの各波長は近接していないものが良い。これらのレー
ザー光はファイバー入射光学系53、53’により、光
ファイバー52’’、52’’’に入射する。これらの
光源には図2にあるように音響光学素子の組を用いて周
波数シフトさせた2波長の単色光の組を用いることも出
来る。光ファイバー52’’、52’’’は、途中でフ
ァイバーコネクタ51、51’を介して光ファイバー5
2、52’に結合される。光ファイバーから出射したレ
ーザー光は、ビーム整形器50、50’により所望の形
状に整形され、偏光ビームスプリッター23、23’に
よりそれぞれ水平成分、あるいは垂直成分のみを有する
直線偏光でしかも周波数が互いにわずかに異なる2波長
の光に分割され、分割された光はそれぞれミラー21’
と21”、そして11’と11”を介して所望の入射角
でそれぞれ回折格子32、及び回折格子34に入射す
る。
The transverse Zeeman effect type two-frequency orthogonally polarized laser light sources 20 and 20 ′ which emit light of two wavelengths whose frequencies are slightly different from each other and whose polarization planes are orthogonal to each other emit monochromatic lights of center wavelengths λ 1 and λ 2 respectively. It is preferable that these wavelengths are not close to each other. These laser beams are incident on the optical fibers 52 ″, 52 ″ ″ by the fiber incident optical systems 53, 53 ′. As shown in FIG. 2, a set of monochromatic light of two wavelengths, which is frequency-shifted using a set of acousto-optic elements, can be used as these light sources. The optical fibers 52 ″ and 52 ′ ″ are connected to the optical fiber 5 via fiber connectors 51 and 51 ′.
2, 52 '. The laser light emitted from the optical fiber is shaped into a desired shape by the beam shapers 50 and 50 ′, and is linearly polarized light having only a horizontal component or a vertical component, respectively, by the polarization beam splitters 23 and 23 ′. The light is split into two different wavelengths of light, and the split light is
And 21 ", and 11 'and 11", respectively, and enter the diffraction grating 32 and the diffraction grating 34 at desired angles of incidence.

【0022】回折格子からの回折光の検出、及びビート
信号処理方法は、図3と同様に、回折格子32から得ら
れる光ヘテロダイン干渉回折光、及び単色光入射・回折
光取り出し窓33を通して回折格子34から得られる光
ヘテロダイン干渉回折光は、それぞれミラー21’”介
しプリズム状ミラー24によって、マスク側の光ヘテロ
ダイン干渉回折光とウエハ側の光ヘテロダイン干渉回折
光に分離される。分離された光ヘテロダイン干渉回折光
は、それぞれ誘電体多層膜ミラー1、1’によって、波
長λ1、λ2の光ヘテロダイン干渉回折光に分離され
る。マスク側とウエハ側、さらに波長λ1とλ2によっ
て分離された前記光ヘテロダイン干渉回折光は、それぞ
れ偏光板44と44’、2と2’、集光レンズ25と2
5’、3と3’を介して光検出器26と26’、4と
4’に導かれ、回折光ビート信号として信号最適化処理
制御部6で処理される。
The method of detecting the diffracted light from the diffraction grating and processing the beat signal is the same as that of FIG. 3 except that the optical heterodyne interference diffraction light obtained from the diffraction grating 32 and the monochromatic light incident / diffraction light extraction window 33 are used. The optical heterodyne interference diffraction light obtained from 34 is separated into optical heterodyne interference diffraction light on the mask side and optical heterodyne interference diffraction light on the wafer side by the prism-shaped mirror 24 via the mirror 21 ′ ″, respectively. The interference diffraction light is separated into optical heterodyne interference diffraction lights of wavelengths λ1 and λ2 by the dielectric multilayer mirrors 1 and 1 ′, respectively.The optical heterodyne separated on the mask side and the wafer side, and further separated by the wavelengths λ1 and λ2. The interference diffracted light is divided into polarizing plates 44 and 44 ', 2 and 2', and condensing lenses 25 and 2 respectively.
The light is guided to photodetectors 26 and 26 ', 4 and 4' via 5 ', 3 and 3', and is processed as a diffracted light beat signal by the signal optimization processing control unit 6.

【0023】信号最適化処理制御部6では、回折格子3
2、34から得られた光ヘテロダイン干渉回折光のビー
ト信号から、各波長について最も安定な(信号強度の強
い、あるいはS/N比の良い)信号を選別し、選択され
た波長についてのマスク側とウエハ側から得られた光ヘ
テロダイン干渉回折光のビート信号の内、いずれか一方
の信号を基準ビート信号として両ビート信号の位相差を
検出し、位相差が所定の値になるようにマスクステージ
28、或いはウエハステージ29を相対移動させ、マス
ク面上のパタンがウエハ面上の所定の位置に精度よく重
なって露光できるようにマスク30とウエハ31との間
の精密な位置合せを行うようにされている。
In the signal optimization processing control unit 6, the diffraction grating 3
From the beat signal of the optical heterodyne interference diffracted light obtained from 2, 34, the most stable signal (high signal strength or good S / N ratio) is selected for each wavelength, and the mask side for the selected wavelength is selected. The phase difference between the two beat signals is detected using either one of the beat signals of the optical heterodyne interference diffraction light obtained from the wafer side as a reference beat signal, and the mask stage is set so that the phase difference becomes a predetermined value. 28 or the wafer stage 29 is relatively moved so that precise alignment between the mask 30 and the wafer 31 is performed so that the pattern on the mask surface can be accurately overlapped with a predetermined position on the wafer surface for exposure. Have been.

【0024】図2は、請求項1ないし6記載の発明に係
わる位置合せ方法ならびに装置の第2の実施の形態であ
る。光源として、音響光学素子の組を用いて周波数シフ
トさせた2波長の単色光の組を用いており、光源以外の
光学系、機構系、回路系等の構成要素については第一の
実施の形態と同様のものである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the alignment method and apparatus according to the first to sixth aspects of the present invention. As a light source, a set of two-wavelength monochromatic light that is frequency-shifted using a set of acousto-optic elements is used, and components other than the light source, such as an optical system, a mechanical system, and a circuit system, are the first embodiment Is similar to

【0025】図2において、12、12’はレーザー光
源(12は波長λ1、12’は波長λ2)、13、1
3’はミラー、14、14’はビームスプリッター、1
6、16’、16”、16’’’は音響光学素子、1
7、17’、17”、17’’’はミラー、18は音響
光学素子駆動部、54、54’、54”、54はファイ
バー入射光学系、55、55’、55”、55’’’は
光ファイバー、56、56’、56”、56’’’はフ
ァイバーコネクタ、57、57’、57”、57’’’
は光ファイバー、58、58’、58”、58’’’は
ビーム整形器である。
In FIG. 2, reference numerals 12 and 12 'denote laser light sources (12 is a wavelength λ1, 12' is a wavelength λ2), 13, 1
3 'is a mirror, 14, 14' is a beam splitter, 1
6, 16 ′, 16 ″, 16 ′ ″ are acousto-optical elements, 1
7, 17 ', 17 ", 17"' are mirrors, 18 is an acousto-optical element driving unit, 54, 54 ', 54 ", 54 are fiber incident optical systems, 55, 55', 55", 55 '". Is an optical fiber, 56, 56 ', 56 ", 56"' is a fiber connector, 57, 57 ', 57 ", 57"'.
Is an optical fiber, and 58, 58 ', 58 "and 58"' are beam shapers.

【0026】レーザー光源12、12’から発する中心
波長λ1、λ2の各単色光は、ビームスプリッタ14、
14’により、それぞれ2つのビームに分割され、全反
射ミラー13、13’を介して音響光学素子16、1
6’、16”、16’’’に入射する。音響光学素子1
6、16’、16”、16’’’は、音響光学素子駆動
部18からの信号により、透過するレーザー光の周波数
をシフトさせる。波長λ1の2つのレーザー光は、音響
光学素子16、16’によりそれぞれ互いにわずかに異
なる周波数f1、f2だけ周波数シフトされる。同様
に、波長λ2の2つのレーザー光は、音響光学素子1
6’’、16’’’によりそれぞれ互いにわずかに異な
る周波数f3、f4だけ周波数シフトされる。周波数シ
フトされたこれらのレーザー光は、それぞれファイバー
入射光学系により光ファイバーに入射する。光ファイバ
ーはファイバーコネクタにより光ファイバーと連結さ
れ、光ファイバーの出射光は、ビーム整形器によりビー
ムを所望の形状に整形され、それぞれミラー17と1
7’、そして17’’と17’”を介して所望の入射角
でそれぞれ回折格子32、及び回折格子34に入射す
る。
The monochromatic lights of the center wavelengths λ 1 and λ 2 emitted from the laser light sources 12 and 12 ′ are
14 ′, the beam is split into two beams, respectively, and acousto-optic devices 16, 1 are transmitted through total reflection mirrors 13, 13 ′.
6 ′, 16 ″, 16 ′ ″. Acousto-optic element 1
6, 16 ', 16 ", and 16'" shift the frequency of the transmitted laser light according to the signal from the acousto-optic element driving unit 18. The two laser lights having the wavelength λ1 are used as the acousto-optic elements 16, 16. ′, The frequencies are shifted by frequencies f1 and f2, respectively, which are slightly different from each other.
The frequency is shifted by 6 ″ and 16 ′ ″ by slightly different frequencies f3 and f4, respectively. These frequency-shifted laser beams are respectively incident on an optical fiber by a fiber incident optical system. The optical fiber is connected to the optical fiber by a fiber connector, and the light emitted from the optical fiber is shaped into a desired shape by a beam shaper, and the mirrors 17 and 1 are respectively provided.
The light is incident on the diffraction grating 32 and the diffraction grating 34 at desired angles of incidence through 7 'and 17 "and 17'", respectively.

【0027】回折格子32から得られる光ヘテロダイン
干渉回折光、及び単色光入射・回折光取り出し窓33を
通して回折格子34から得られる光ヘテロダイン干渉回
折光は、第1の実施の形態と同様に各波長の回折光に分
割され、ビート信号として検出し、信号最適化処理制御
部6で処理され、マスクとウエハとを位置合せ制御す
る。ここで、波長λ1の回折光から得られるビート信号
のビート周波数は|f1ーf2|、波長λ2の回折光か
ら得られるビート信号のビート周波数は|f3ーf4|
である。また、波長λ2の2つのレーザー光を音響光学
素子16’’、16’’’によりそれぞれ互いにわずか
に異なる周波数f1、f2だけ周波数シフトさせて波長
λ1の回折光から得られるビート信号のビート周波数と
同じ|f1ーf2|になるように構成しても前記誘電体
多層膜ミラー1、1’により各波長の回折光に分離する
ことは可能である。
The optical heterodyne interference diffraction light obtained from the diffraction grating 32 and the optical heterodyne interference diffraction light obtained from the diffraction grating 34 through the monochromatic light incident / diffracted light extraction window 33 are the same as in the first embodiment. , And is detected as a beat signal, processed by the signal optimization processing control unit 6, and controls the alignment between the mask and the wafer. Here, the beat frequency of the beat signal obtained from the diffracted light of wavelength λ1 is | f1−f2 |, and the beat frequency of the beat signal obtained from the diffracted light of wavelength λ2 is | f3−f4 |.
It is. Further, the two laser lights having the wavelength λ2 are frequency-shifted by the acousto-optic devices 16 ″ and 16 ″ ′ by frequencies f1 and f2 slightly different from each other, and the beat frequency of the beat signal obtained from the diffracted light having the wavelength λ1 Even if it is configured to be the same | f1−f2 |, it is possible to separate into diffracted lights of each wavelength by the dielectric multilayer mirrors 1 and 1 ′.

【0028】以上のように、本実施の形態では複数の光
源から射出される所望な波長を有するレーザー光をそれ
ぞれ光ファイバーに入射させ、光ファイバーからの出射
光をそれぞれ所定の入射角度で同一の回折格子に入射さ
せ、各々の波長に対応して独立に位置ずれ情報を検出
し、信号強度の強い又はS/N比の良い信号を選択的に
用いて位置合せを行うことが可能である。光源と光ヘテ
ロダイン干渉光学系を光ファイバーにより分割でき、光
学系の小型化、光源の交換調整の容易化を実現すること
が可能である。
As described above, in the present embodiment, laser beams having desired wavelengths emitted from a plurality of light sources are respectively made incident on the optical fiber, and the light emitted from the optical fiber is converted into the same diffraction grating at a predetermined incident angle. , And the position shift information is detected independently corresponding to each wavelength, and alignment can be performed by selectively using a signal having a high signal strength or a high S / N ratio. The light source and the optical heterodyne interference optical system can be divided by an optical fiber, so that downsizing of the optical system and facilitation of exchange adjustment of the light source can be realized.

【0029】第一の実施の形態において、それぞれのレ
ーザー光源から発した波長のわずかに異なる2波長直交
偏光のレーザー光を偏光ビームスプリッタにより2つに
分離し、4本の光ファイバーを用いてそれぞれのレーザ
ー光を入射させる構成にしても同様の効果が得られる。
また、第二の実施の形態においても、波長λ1、λ2の
それぞれについて、周波数シフトされた2つのレーザー
光を互いに直交偏光するレーザー光として偏光ビームス
プリッタにより合成し、2本の光ファイバーを用いてそ
れぞれのレーザー光を入射させる構成にしても同様の効
果が得られる。
In the first embodiment, two-wavelength orthogonally polarized laser beams having slightly different wavelengths emitted from the respective laser light sources are separated into two by a polarization beam splitter, and each of the laser beams is separated using four optical fibers. The same effect can be obtained even if the laser beam is incident.
Also in the second embodiment, for each of the wavelengths λ1 and λ2, two frequency-shifted laser beams are combined as laser beams orthogonally polarized by a polarization beam splitter, and two laser beams are respectively used by using two optical fibers. The same effect can be obtained even if the laser beam is incident.

【0030】さらに、第一、第二の実施の形態におい
て、単色光の組に対応して複数の光ヘテロダイン干渉回
折光を独立に分離、検出する構成のものとして誘電体多
層膜ミラーを用いる構成の装置を示したが、単色光の組
に対応して、その単色光の光路に光学シャッターを用い
て所望の光ヘテロダイン干渉回折光のみを取り出す構成
にし、光学シャッターを制御することにより順次各単色
光の光ヘテロダイン干渉回折光のビート信号を取り出し
て最適なビート信号を選択する構成にしても同様の効果
が得られる。
Further, in the first and second embodiments, a configuration using a dielectric multilayer mirror as a configuration for independently separating and detecting a plurality of optical heterodyne interference diffraction lights corresponding to a set of monochromatic lights. Although the apparatus is shown, corresponding to the set of monochromatic light, the optical path of the monochromatic light is used to take out only the desired optical heterodyne interference diffraction light using an optical shutter, and by controlling the optical shutter, each monochromatic light is sequentially output. The same effect can be obtained by a configuration in which the beat signal of the optical heterodyne interference diffraction light of light is extracted and the optimum beat signal is selected.

【0031】また、入射角について単色光の組に対応し
て回折格子の格子ライン方向の傾き角を変えることによ
り分離、検出する構成にしても同様の効果が得られる。
The same effect can be obtained by changing the angle of inclination of the diffraction grating in the direction of the grating line in accordance with the set of monochromatic lights with respect to the incident angle.

【0032】さらに、第二の実施の形態においては、単
色光の組に対応して音響光学素子により周波数シフトさ
せて生成したビート周波数の違い、|f1ーf2|、|
f3ーf4|を電気的なフィルター等により分離、検出
する構成のもの、音響光学素子の駆動信号を制御するこ
とにより所望の光ヘテロダイン干渉回折光のみを取り出
す構成のものがあり、この場合も上記発明の構成が適用
できることは言うまでもない。
Further, in the second embodiment, the difference in beat frequency generated by shifting the frequency by the acousto-optic device corresponding to the set of monochromatic light, | f1−f2 |, |
f3-f4 | may be separated and detected by an electric filter or the like, or a configuration in which only a desired optical heterodyne interference diffraction light is extracted by controlling a drive signal of an acousto-optic element. It goes without saying that the configuration of the invention can be applied.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源と光ヘテロダイン干渉光学系を光ファイバーにより分
割でき、光学系の小型化、光源の交換調整の容易化を実
現することが可能であるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the light source and the optical heterodyne interference optical system can be divided by the optical fiber, and the size of the optical system can be reduced and the exchange of the light source can be easily adjusted. The effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態である。FIG. 1 is a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施の形態である。FIG. 2 is a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の回折格子を用いた位置合せ装置の概略構
成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional alignment device using a diffraction grating.

【符号の説明】 1、1’ 誘電体多層膜ミラー 2、2’、44、44’ 偏光板 3、3’、25、25’ 集光レンズ 4、4’、26、26’ 光電検出器 6 信号処理制御部 11、11’、11” ミラー 12、12’ レーザー光源(12は波長λ1、12’
は波長λ2) 13、13’ ミラー 14、14’ ビームスプリッター 16、16’、16”、16’’’ 音響光学素子 17、17’、17”、17’’’ ミラー 18 音響光学素子駆動部 20 横ゼーマン効果形2周波直交偏光レーザー光源
(波長λ1の光源) 20’ 横ゼーマン効果形2周波直交偏光レーザー光源
(波長λ2の光源) 21、21’、21”、21’’’ ミラー 22、22’ 円筒レンズ 23、23’ 偏光ビームスプリッター 24 プリズム状ミラー 28 マスクステージ 29 ウエハステージ 30 マスク 31 ウエハ 32 マスク回折格子 33 単色光入射・回折光取り出し窓 34 ウエハ回折格子 50、50’ ビーム整形器 51、51’ ファイバーコネクタ 52、52’、52”、52’’’ 光ファイバー 53、53’ ファイバー入射光学系 54、54’、54”、54’’’ ファイバー入射光
学系 55、55’、55”、55’’’ 光ファイバー 56、56’、56”、56’’’ ファイバーコネク
タ 57、57’、57”、57’’’ 光ファイバー 58、58、58’、58”、58’’’ ビーム整形
[Description of Signs] 1, 1 'Dielectric multilayer mirror 2, 2', 44, 44 'Polarizer 3, 3', 25, 25 'Condensing lens 4, 4', 26, 26 'Photoelectric detector 6 Signal processing control unit 11, 11 ', 11 "mirror 12, 12' Laser light source (12 is wavelength λ1, 12 '
Is the wavelength λ2) 13, 13 'mirror 14, 14' beam splitter 16, 16 ', 16 ", 16"' acousto-optic device 17, 17 ', 17 ", 17"' mirror 18 acousto-optic device driver 20 Transverse Zeeman effect dual frequency orthogonally polarized laser light source (light source of wavelength λ1) 20 ′ Transverse Zeeman effect dual frequency orthogonally polarized laser light source (light source of wavelength λ2) 21, 21 ′, 21 ″, 21 ′ ″ mirror 22, 22 'Cylindrical lens 23, 23' Polarization beam splitter 24 Prism mirror 28 Mask stage 29 Wafer stage 30 Mask 31 Wafer 32 Mask diffraction grating 33 Monochromatic light incident / diffraction light extraction window 34 Wafer diffraction grating 50, 50 'Beam shaper 51, 51 ′ Fiber connector 52, 52 ′, 52 ″, 52 ′ ″ Optical fiber 53, 53 ′ Fiber incidence optical system 54, 5 ', 54 ", 54'" Fiber incident optics 55, 55 ', 55 ", 55"' Optical fibers 56, 56 ', 56 ", 56'" Fiber connectors 57, 57 ', 57 ", 57''' Optical Fiber 58, 58, 58 ', 58 ", 58"' Beam Shaper

【数1】(n・λi)/P=sin(θni)## EQU1 ## (n.λi) / P = sin (θni)

【数2】λi/P=sin(θ1i)## EQU2 ## λi / P = sin (θ1i)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の物体に設けた第1の回折格子と、
第2の物体上に設けた第2の回折格子とを一定の間隔を
隔てて配置させ、光源として周波数が互いにわずかに異
なる2波長の単色光の組を複数組発生する複数の光源を
用い、前記複数の光源から発生した2波長の単色光の組
を光ファイバーを用いて前記第1及び第2の回折格子の
それぞれに対して所定の入射角度で入射させ、前記第1
の回折格子から生じる前記単色光の組に対応して複数の
光ヘテロダイン干渉回折光を独立に分離、検出して第1
のビート信号の組とし、前記第2の回折格子から生じる
前記単色光の組に対応して複数の光ヘテロダイン干渉回
折光を独立に分離、検出して第2のビート信号の組と
し、これらの第1及び第2のビート信号の組から各光源
に対応して独立した複数の位相差信号を算出し、これら
複数の位相差信号のうちの1つ、或いは2つ以上の位相
差信号に基づいて前記第1及び第2の物体を相対的に動
かして位置合せを行うことを特徴とする回折格子を用い
た位置合せ方法。
A first diffraction grating provided on a first object;
A second diffraction grating provided on the second object is arranged at a fixed interval, and a plurality of light sources that generate a plurality of sets of monochromatic lights of two wavelengths whose frequencies are slightly different from each other are used as light sources, A set of monochromatic lights of two wavelengths generated from the plurality of light sources is incident on each of the first and second diffraction gratings at a predetermined incident angle using an optical fiber,
A plurality of optical heterodyne interference diffraction lights corresponding to the set of monochromatic lights generated from the diffraction gratings are independently separated and detected,
And a plurality of optical heterodyne interference diffraction lights are independently separated and detected in correspondence with the set of monochromatic lights generated from the second diffraction grating, to form a second set of beat signals. A plurality of phase difference signals independent of each light source are calculated from the set of the first and second beat signals, and based on one or two or more phase difference signals of the plurality of phase difference signals. An alignment method using a diffraction grating, wherein the alignment is performed by relatively moving the first and second objects.
【請求項2】 光源として音響光学素子の組を用いて周
波数シフトさせた2波長の単色光の組を用いたことを特
徴とする請求項第1項記載の位置合せ方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein a set of monochromatic light of two wavelengths, which is frequency-shifted using a set of acousto-optic elements, is used as a light source.
【請求項3】 光源として音響光学素子の組を用いて周
波数シフトさせた2波長の単色光の組をそれぞれ別々の
光ファイバーに入射させることを特徴とする請求項第2
項記載の位置合せ方法。
3. A two-wavelength monochromatic light set, which is frequency-shifted using a set of acousto-optic elements as a light source, is incident on separate optical fibers.
The alignment method described in the item.
【請求項4】 第1の物体に設けた第1の回折格子と、
第2の物体上に設けた第2の回折格子と、前記第1及び
第2の物体を相対的に動かす移動機構と、周波数が互い
にわずかに異なる2波長の単色光の組を複数組発生する
複数の光源と、前記複数の光源から発生した2波長の単
色光の組を光ファイバーに入射させる光ファイバー入射
光学系と、光ファイバーから出射した単色光の組を前記
第1及び第2の回折格子のそれぞれに対して所定の入射
角度で入射させる複数の入射角調整手段と、前記第1の
回折格子から生じる前記単色光の組に対応して複数の光
ヘテロダイン干渉回折光を独立に分離、検出して複数の
第1のビート信号を生成する複数の第1の検出手段と、
前記第2の回折格子から生じる前記単色光の組に対応し
て複数の光ヘテロダイン干渉回折光を独立に分離、検出
して複数の第2のビート信号を生成する複数の第2の検
出手段と、それら複数の第1及び第2の検出手段によっ
て生成された複数の第1及び第2のビート信号から各光
源に対応して独立に複数の位相差信号を検出する位相差
検出手段と、前記位相差検出手段により得られた位相差
検出信号のうち、前記第1及び第2のビート信号の強度
又はS/N比の最良である検出信号から得られた位相差
信号に基づいて前記移動機構に制御信号を送り出し、前
記第1及び第2の物体を相対的に動かして位置合せする
信号処理制御手段とを具備してなることを特徴とする回
折格子を用いた位置合せ装置。
4. A first diffraction grating provided on a first object,
A second diffraction grating provided on a second object, a moving mechanism for relatively moving the first and second objects, and a plurality of sets of monochromatic lights of two wavelengths having slightly different frequencies from each other are generated. A plurality of light sources, an optical fiber incident optical system that causes a set of monochromatic lights of two wavelengths generated from the plurality of light sources to enter an optical fiber, and a set of the monochromatic lights emitted from the optical fiber into the first and second diffraction gratings, respectively. A plurality of incident angle adjusting means for entering the light at a predetermined incident angle, and independently separating and detecting a plurality of optical heterodyne interference diffraction lights corresponding to the set of the monochromatic light generated from the first diffraction grating. A plurality of first detecting means for generating a plurality of first beat signals;
A plurality of second detection means for independently separating and detecting a plurality of optical heterodyne interference diffraction lights corresponding to the set of monochromatic lights generated from the second diffraction grating to generate a plurality of second beat signals; Phase difference detection means for independently detecting a plurality of phase difference signals corresponding to each light source from the plurality of first and second beat signals generated by the plurality of first and second detection means, The moving mechanism based on a phase difference signal obtained from a detection signal having the best intensity or S / N ratio of the first and second beat signals among the phase difference detection signals obtained by the phase difference detection means. Signal processing control means for sending a control signal to the first and second objects to relatively move and align the first and second objects.
【請求項5】 光源として音響光学素子の組を用いて周
波数シフトさせた2波長の単色光の組を用いたことを特
徴とする請求項第4項記載の位置合せ装置。
5. The alignment device according to claim 4, wherein a set of monochromatic light of two wavelengths shifted in frequency using a set of acousto-optic elements is used as a light source.
【請求項6】 光源として音響光学素子の組を用いて周
波数シフトさせた2波長の単色光の組をそれぞれ別々の
光ファイバーに入射させることを特徴とする請求項第5
項記載の位置合せ装置。
6. The apparatus according to claim 5, wherein a set of monochromatic lights of two wavelengths, which are frequency-shifted by using a set of acousto-optic elements as light sources, are incident on separate optical fibers.
The alignment device according to the item.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014071037A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Taiyo Yuden Co Ltd Displacement measurement instrument and displacement measurement method
CN105242501A (en) * 2015-11-10 2016-01-13 中国科学院光电技术研究所 High-precision focusing and leveling measurement system

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