JPH0274811A - 位置関係検出装置 - Google Patents
位置関係検出装置Info
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- JPH0274811A JPH0274811A JP63226009A JP22600988A JPH0274811A JP H0274811 A JPH0274811 A JP H0274811A JP 63226009 A JP63226009 A JP 63226009A JP 22600988 A JP22600988 A JP 22600988A JP H0274811 A JPH0274811 A JP H0274811A
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Landscapes
- 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〕
本発明は、半導体焼付露光装置のマスクとウェハ間のア
ライメント、ギャップ設定等の相対位置合わせなどに用
いられる高精度な相対位置検出装置に関する。
ライメント、ギャップ設定等の相対位置合わせなどに用
いられる高精度な相対位置検出装置に関する。
従来より半導体製造装置においては、マスクとウェハと
の間隔を間隔測定装置等で測定し、所定の間隔となるよ
うに制御した後、マスク面上のパターンをウェハ面上に
露光転写している。これにより高精度な露光転写を行り
ている。
の間隔を間隔測定装置等で測定し、所定の間隔となるよ
うに制御した後、マスク面上のパターンをウェハ面上に
露光転写している。これにより高精度な露光転写を行り
ている。
第5図は特開昭61−111402号公報で提案されて
いる間隔測定装置の概略図である。同図においては第1
物体としてのマスクMと第2物体としてのウェハWとを
対向配置し、レンズL1によって光束をマスクMとウェ
ハWとの間の点Psに集光させている。
いる間隔測定装置の概略図である。同図においては第1
物体としてのマスクMと第2物体としてのウェハWとを
対向配置し、レンズL1によって光束をマスクMとウェ
ハWとの間の点Psに集光させている。
このとき光束はマスクM面上とウェハW面上で各々反射
し、レンズL2を介してスクリーンS面上の点PW、P
Mに集束投影されている。マスクMとウェハWとの間隔
はスクリーンS面上の光束の集光点PW、PMとの間隔
を検出することにより測定している。
し、レンズL2を介してスクリーンS面上の点PW、P
Mに集束投影されている。マスクMとウェハWとの間隔
はスクリーンS面上の光束の集光点PW、PMとの間隔
を検出することにより測定している。
この様なマスク・ウェハ間隔測定の場合、このままでは
マスクとウェハの対向方向に直交する方向(横方向)の
相対位置関係、いわゆるアライメント方向の相対位置ず
れを検知することはできない。従ってこの間隔測定装置
とは全(別に横方向の相対位置検出手段が必要であり、
装置の構造が複雑で小型化が困難になるという問題があ
った。
マスクとウェハの対向方向に直交する方向(横方向)の
相対位置関係、いわゆるアライメント方向の相対位置ず
れを検知することはできない。従ってこの間隔測定装置
とは全(別に横方向の相対位置検出手段が必要であり、
装置の構造が複雑で小型化が困難になるという問題があ
った。
本発明は前述従来例の欠点に鑑み間隔測定用及び横方向
位置検出用の装置を少なくとも一部共通化して装置の簡
素化、小型化を可能にする位置関係検出装置の提供を目
的とする。
位置検出用の装置を少なくとも一部共通化して装置の簡
素化、小型化を可能にする位置関係検出装置の提供を目
的とする。
本発明は、光源手段により出射され第1物体及び第2物
体の少なくとも一方によって偏向されかつ第1物体と第
2物体との対向方向に垂直な方向に沿った位置ずれに応
じて入射位置が変化する位置検出用光束を受光し、該受
光された位置検出用光束の入射位置から第1物体と第2
物体との位置ずれを検出する位置検出手段と、 位置検出用光束の少なくとも一部を受光し、該光束の入
射位置における光束径より第1物体と第2物体との間隔
変化を検出する間隔検出手段と、を設けた事により装置
の簡素化を実現している。
体の少なくとも一方によって偏向されかつ第1物体と第
2物体との対向方向に垂直な方向に沿った位置ずれに応
じて入射位置が変化する位置検出用光束を受光し、該受
光された位置検出用光束の入射位置から第1物体と第2
物体との位置ずれを検出する位置検出手段と、 位置検出用光束の少なくとも一部を受光し、該光束の入
射位置における光束径より第1物体と第2物体との間隔
変化を検出する間隔検出手段と、を設けた事により装置
の簡素化を実現している。
具体的に後述実施例では、第1物体と第2物体とを対向
させて相対的な位置決めを行う際、該第1物体面上に第
1物理光学素子を形成し、該第2物体面上に第2物理光
学素子を形成し、該第1物理光学素子に光を入射させた
ときに生ずる回折光を該第2物理光学素子に入射させ、
該第2物理光学素子により所定面上に生ずる回折光の光
密度から、該回折のセンサ面内での重心位置、および該
回折光の光束の径を検出手段により検出することにより
該第1物体と該第2物体との3次元的な相対位置決めを
行なっている。
させて相対的な位置決めを行う際、該第1物体面上に第
1物理光学素子を形成し、該第2物体面上に第2物理光
学素子を形成し、該第1物理光学素子に光を入射させた
ときに生ずる回折光を該第2物理光学素子に入射させ、
該第2物理光学素子により所定面上に生ずる回折光の光
密度から、該回折のセンサ面内での重心位置、および該
回折光の光束の径を検出手段により検出することにより
該第1物体と該第2物体との3次元的な相対位置決めを
行なっている。
ここで光束の重心とは光束断面内において、断面内容点
のその点からの位置ベクトルにその点の光強度を乗算し
たものを断面全面で積分したときに積分値がOベクトル
になる点のことであるが、別の例として代表点として、
光強度がピークとなる点の位置をとってもよい。
のその点からの位置ベクトルにその点の光強度を乗算し
たものを断面全面で積分したときに積分値がOベクトル
になる点のことであるが、別の例として代表点として、
光強度がピークとなる点の位置をとってもよい。
また光源としてはHe−Neレーザ、半導体レーザ(L
D)等のコヒーレンシーの高い光源を用いてもよいし、
発光ダイオード(LED)、Xeランプ、水銀灯などコ
ヒーレンシーの低い光源を用いてもよい。
D)等のコヒーレンシーの高い光源を用いてもよいし、
発光ダイオード(LED)、Xeランプ、水銀灯などコ
ヒーレンシーの低い光源を用いてもよい。
第1図(A)は本発明を半導体素子製造用の露光装置に
適用したときの第1実施例の概略図である。
適用したときの第1実施例の概略図である。
本実施例では光源10から出射された光束を投光レンズ
系11で平行光束とし、ハーフミラ−12を介し、第1
物体1として例えばマスク面上のフレネルゾーンプレー
トの一種であるグレーティングレンズ等から成る第1物
理光学素子3aを斜方向から照射している。
系11で平行光束とし、ハーフミラ−12を介し、第1
物体1として例えばマスク面上のフレネルゾーンプレー
トの一種であるグレーティングレンズ等から成る第1物
理光学素子3aを斜方向から照射している。
第1物理光学素子3aは集光作用を有しており、反射光
を第1物体1の法線方向(+2方向)に射出させ、第1
物理光学素子3aから所定の距離離れた第2物体2とし
ての、例えばウェハ面上に設けられているグレーティン
グレンズより成る第2物理光学素子4aに入射させてい
る。第2物理光学素子4aは集光作用を有しており、光
束をアライメントヘッド6方向に射出させハーフミラ−
12を介した後、検出器8の検出面9上に集光している
。
を第1物体1の法線方向(+2方向)に射出させ、第1
物理光学素子3aから所定の距離離れた第2物体2とし
ての、例えばウェハ面上に設けられているグレーティン
グレンズより成る第2物理光学素子4aに入射させてい
る。第2物理光学素子4aは集光作用を有しており、光
束をアライメントヘッド6方向に射出させハーフミラ−
12を介した後、検出器8の検出面9上に集光している
。
尚、同図において5は例えばウェハチャックであり、ウ
ェハ1を吸着している。6はアラインメントヘッドであ
り、アラインメント用の各種の要素を収納している。
ェハ1を吸着している。6はアラインメントヘッドであ
り、アラインメント用の各種の要素を収納している。
又、マスク1とウェハ2は所定の範囲のギャップ値で保
持されている。
持されている。
100はXYzステージであり、ウェハチャック5に吸
着されたウェハをxYZ方向に移動させている。
着されたウェハをxYZ方向に移動させている。
101はステージドライバーであり、XYZステージ1
01をxYZ方向に駆動している。102はCPUであ
り、検出器8の出力に基づき、マスクlとウエハ2とを
x、 y方向位置合わせ及びギャップ設定する様にXY
Zステージ100を移動させる為、ステージドライバー
101に指令信号を送っている。
01をxYZ方向に駆動している。102はCPUであ
り、検出器8の出力に基づき、マスクlとウエハ2とを
x、 y方向位置合わせ及びギャップ設定する様にXY
Zステージ100を移動させる為、ステージドライバー
101に指令信号を送っている。
本実施例ではX13’方向位置合わせギャップ設定の為
、ウェハ2を動かす構成になっているが、同様にマスク
チャック移動機構を設はマスク1を動かす構成としても
良い。
、ウェハ2を動かす構成になっているが、同様にマスク
チャック移動機構を設はマスク1を動かす構成としても
良い。
尚、XYZステージ100はピエゾ駆動の精密ウェハス
テージとステッピングモータ駆動の粗ウェハステージと
を含み、ステージドライバー101は、このピエゾとス
テッピングモータとを含み、CPU102はウェハを微
小移動させる時にはピエゾに、比較的大きな距離移動さ
せる時にはステッピングモータに指令信号を送っている
。
テージとステッピングモータ駆動の粗ウェハステージと
を含み、ステージドライバー101は、このピエゾとス
テッピングモータとを含み、CPU102はウェハを微
小移動させる時にはピエゾに、比較的大きな距離移動さ
せる時にはステッピングモータに指令信号を送っている
。
以下、便宜上第1物理光学素子3aをマスク用のグレー
ティングレンズ3a、第2物理光学素子4aをウェハ用
のグレーティングレンズ、第1物体をマスク、第2物体
をウェハという。
ティングレンズ3a、第2物理光学素子4aをウェハ用
のグレーティングレンズ、第1物体をマスク、第2物体
をウェハという。
このように本実施例ではウェハ2面上のアライメントパ
ターンを所定の焦点距離をもったグレーティングレンズ
(フレネルゾーンプレートの一種)より構成し、アライ
メントヘッド6からマスク1面に斜入射したアラインメ
ント用の光束をマスク1面の法線方向(−2方向)に偏
向し、所定の位置(例えばマスク面からZ方向に−18
7,0μm)に集光させている。
ターンを所定の焦点距離をもったグレーティングレンズ
(フレネルゾーンプレートの一種)より構成し、アライ
メントヘッド6からマスク1面に斜入射したアラインメ
ント用の光束をマスク1面の法線方向(−2方向)に偏
向し、所定の位置(例えばマスク面からZ方向に−18
7,0μm)に集光させている。
本実施例においてマスク1面上に斜入射させる角度αは
10 < α く 80
程度が好ましい。
又、ウェハ2上のアライメントパターン4aはZ軸に関
して非対称なパターンをしており、回折出射光の主光線
の方向が、入射光束の光軸方向と異なるようにされてい
るグレーティングレンズ(オフアクシス型のグレーティ
ングレンズ)で、例えば焦点距離−185,15μmと
なるように設計され、マスク1面上のグレーティングレ
ンズを透過、回折した収束(あるいは発散)光をアライ
ンメントヘッド方向に導光している。
して非対称なパターンをしており、回折出射光の主光線
の方向が、入射光束の光軸方向と異なるようにされてい
るグレーティングレンズ(オフアクシス型のグレーティ
ングレンズ)で、例えば焦点距離−185,15μmと
なるように設計され、マスク1面上のグレーティングレ
ンズを透過、回折した収束(あるいは発散)光をアライ
ンメントヘッド方向に導光している。
このときアライメント光束10aはグレーティングレン
ズのレンズ作用を受け、アラインメントヘッド6内の受
光器8に入射する。第1の実施例ではパターンの存在す
るスクライブラインla、 2a方向(X方向)にア
ライメントする。
ズのレンズ作用を受け、アラインメントヘッド6内の受
光器8に入射する。第1の実施例ではパターンの存在す
るスクライブラインla、 2a方向(X方向)にア
ライメントする。
今、マスクlとウェハ2とが平行方向に△σずれており
、ウェハ2からウェハ2のグレーティングレンズ4aで
反射した光束の集光点までの距離をa。
、ウェハ2からウェハ2のグレーティングレンズ4aで
反射した光束の集光点までの距離をa。
マスク1のグレーティングレンズ3aを通過した光束の
集光点までの距離をbとすると検出面9上での集光点の
重心ずれ量△δは △δ=△σX (−+ 1 ) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)とな
る、即ち重心ずれ量△δは(b / a +1 )倍に
拡大される。
集光点までの距離をbとすると検出面9上での集光点の
重心ずれ量△δは △δ=△σX (−+ 1 ) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)とな
る、即ち重心ずれ量△δは(b / a +1 )倍に
拡大される。
例えば、a=0.5mm、b=50mmとすれば重心ず
れ1△δは(a)式より101倍に拡大される。
れ1△δは(a)式より101倍に拡大される。
尚、このときの重心ずれ量△δと位置ずれ量△σは(a
)式より明らかのように、比例関係となる。
)式より明らかのように、比例関係となる。
検出器8の分解能が0.1μmであるとすると位置ずれ
量△σはo、ootμmの位置分解能となる。
量△σはo、ootμmの位置分解能となる。
このようにして求めた位置ずれI△σをもとに第2物体
を移動させれば第1物体と第2物体の位置決めを高精度
に行うことができる。
を移動させれば第1物体と第2物体の位置決めを高精度
に行うことができる。
以上のようにアラインメント光束10aはマスク1上の
グレーティングレンズ3aを透過し、ウェハ2上のグレ
ーティングレンズ4aを反射回折することによって、マ
スクとウェハ上のグレーティングレンズの間の光軸のず
れがn倍にグレーティングレンズ系の倍率で拡大されて
、アライメントヘッド6内の受光面9に入射する。そし
て受光器8によりその光束の重心位置を検出している。
グレーティングレンズ3aを透過し、ウェハ2上のグレ
ーティングレンズ4aを反射回折することによって、マ
スクとウェハ上のグレーティングレンズの間の光軸のず
れがn倍にグレーティングレンズ系の倍率で拡大されて
、アライメントヘッド6内の受光面9に入射する。そし
て受光器8によりその光束の重心位置を検出している。
ここで、グレーティングレンズの焦点距離は露光時のマ
スクとウェハ間のギャップ及びグレーティングレンズ系
の倍率を考慮して設定される。
スクとウェハ間のギャップ及びグレーティングレンズ系
の倍率を考慮して設定される。
例えばマスク、ウェハ間の位置ずれ量を100倍に拡大
して受光面9上で光束の重心位置を検知する露光ギャッ
プを30μmのプロキシミテイ露光システムを考える。
して受光面9上で光束の重心位置を検知する露光ギャッ
プを30μmのプロキシミテイ露光システムを考える。
今、アラインメント光束の波長を半導体レーザーからの
光束とし0.83μmとする。このときアライメント光
束がアライメントヘッド6内の透光レンズ系11を通っ
て平行光束となり、ウェハ2、そしてマスク1を順次通
る場合の2枚のグレーティングレンズより成るグレーテ
ィングレンズ系を通過する。このときの系の屈折力配置
の模式図を第2、第3図に示す。本図では2つのグレー
ティングレンズは透過型として書いであるが反射型でも
原理的には同じである。
光束とし0.83μmとする。このときアライメント光
束がアライメントヘッド6内の透光レンズ系11を通っ
て平行光束となり、ウェハ2、そしてマスク1を順次通
る場合の2枚のグレーティングレンズより成るグレーテ
ィングレンズ系を通過する。このときの系の屈折力配置
の模式図を第2、第3図に示す。本図では2つのグレー
ティングレンズは透過型として書いであるが反射型でも
原理的には同じである。
第2図はウェハ2上のグレーティングレンズ4aが負の
屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ3aが正の
屈折力の場合、第3図はウェハ2上のグレーティングレ
ンズ4aが正の屈折力、マスク1上のグレーティングレ
ンズ3aが負の屈折力の場合である。
屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ3aが正の
屈折力の場合、第3図はウェハ2上のグレーティングレ
ンズ4aが正の屈折力、マスク1上のグレーティングレ
ンズ3aが負の屈折力の場合である。
尚、ここで負の屈折力、正の屈折力はマイナスの次数の
回折光を使うか、プラスの次数の回折光を使うかで決ま
る。
回折光を使うか、プラスの次数の回折光を使うかで決ま
る。
同図において、例えばウェハ2上のグレーティングレン
ズ4aの口径は300μm、マスクl上のグレーティン
グレンズ3aの口径は280μmとし、マスクとウェハ
間の位置ずれ(軸ずれ)を100倍に拡大して検出面9
上で光束の重心が移動を起こし、この結果受光面9上の
光束の径(エリアディスクe−2径)が200μm程度
となるように配置及び各要素の焦点距離を決めた。
ズ4aの口径は300μm、マスクl上のグレーティン
グレンズ3aの口径は280μmとし、マスクとウェハ
間の位置ずれ(軸ずれ)を100倍に拡大して検出面9
上で光束の重心が移動を起こし、この結果受光面9上の
光束の径(エリアディスクe−2径)が200μm程度
となるように配置及び各要素の焦点距離を決めた。
ここで、マスク1とウェハ2との間隔が、設定ギャップ
値より△Zずれているとすると、センサ面9上の光束1
0aの径は、設定ギャップに対応する径200μmより
太き(なる。
値より△Zずれているとすると、センサ面9上の光束1
0aの径は、設定ギャップに対応する径200μmより
太き(なる。
本実施例・では、上記横方向の位置ずれ計測に加えてこ
のセンサ面上での光束10aのサイズを計測することに
より、マスクlとウェハ2との間隔を測定するものであ
る。
のセンサ面上での光束10aのサイズを計測することに
より、マスクlとウェハ2との間隔を測定するものであ
る。
次にマスク1、ウェハ2の間隔gとセンサ面上のスポッ
ト径との原理的な対応について第3図を参照しながら説
明する。
ト径との原理的な対応について第3図を参照しながら説
明する。
第3図においては、第1物体(マスク)1に平行光が入
射し、第1物体上の物理光学素子3cで回折され、更に
第2物体(ウェハ)2上の物理光学素子4Cで回折され
て、センサ8に入射する様子を幾何光学的に示している
。物理光学素子3C14Cはそれぞれ凸レンズ作用(集
光作用)凹レンズ作用(光束発散作用)を示す、グレー
ティングレンズ(フレネルゾーンプレート)である。い
ま、第1物体1と第2物体2との間隔gがグレーティン
グレンズ3C,4Cとセンサ面9の結像配置関係を満た
す設定値で、グレーティングレンズ系が無収差とすれば
、光束はセンサ面9上で1点に収束する。ところが一般
には回折の作用により、光束は理想的な結像配置でも、
物理光学素子の開口形状、開口サイズ、センサ面までの
距離によってきまる、一定のサイズの径となり、無限小
サイズで一点に収束することはない。このようにしてき
まる光束の径を回折による光束径と言うと、概略的には
センサ面9上の光束の径は、幾何光学的に決まる点像強
度分布と開口による回折を考慮した強度分布の拡がりの
コンボリューションで表わされる。便宜的にセンサ面9
上の光束径δを、幾何光学的径σgと、開口からの回折
による拡がりσdの和 σ=σg十σd で表わすと、σdによる寄与は一定と見なせ、σgは設
定ギャップ値からのずれ△2の絶対値に比例するから、
光束径が最小になる間隔値からのずれ△Zとセンサ面上
の光束径とは、δ=A・1△Z+σd(ただしA:定数
)と書くことができ、第4図に示す関係となる。
射し、第1物体上の物理光学素子3cで回折され、更に
第2物体(ウェハ)2上の物理光学素子4Cで回折され
て、センサ8に入射する様子を幾何光学的に示している
。物理光学素子3C14Cはそれぞれ凸レンズ作用(集
光作用)凹レンズ作用(光束発散作用)を示す、グレー
ティングレンズ(フレネルゾーンプレート)である。い
ま、第1物体1と第2物体2との間隔gがグレーティン
グレンズ3C,4Cとセンサ面9の結像配置関係を満た
す設定値で、グレーティングレンズ系が無収差とすれば
、光束はセンサ面9上で1点に収束する。ところが一般
には回折の作用により、光束は理想的な結像配置でも、
物理光学素子の開口形状、開口サイズ、センサ面までの
距離によってきまる、一定のサイズの径となり、無限小
サイズで一点に収束することはない。このようにしてき
まる光束の径を回折による光束径と言うと、概略的には
センサ面9上の光束の径は、幾何光学的に決まる点像強
度分布と開口による回折を考慮した強度分布の拡がりの
コンボリューションで表わされる。便宜的にセンサ面9
上の光束径δを、幾何光学的径σgと、開口からの回折
による拡がりσdの和 σ=σg十σd で表わすと、σdによる寄与は一定と見なせ、σgは設
定ギャップ値からのずれ△2の絶対値に比例するから、
光束径が最小になる間隔値からのずれ△Zとセンサ面上
の光束径とは、δ=A・1△Z+σd(ただしA:定数
)と書くことができ、第4図に示す関係となる。
本実施例では、センサ8は光電変換機能をもつ一次元ま
たは二次元のCODで、画素サイズは一次元センサでは
30μmX480μmのものを使用している。
たは二次元のCODで、画素サイズは一次元センサでは
30μmX480μmのものを使用している。
以下、便宜上−次元センサの場合についてセンサからの
信号処理について説明する。
信号処理について説明する。
−次元センサからの電気的出力を各画素に対応して示す
と第5図のようになる。第5図に対応するセンサ面9上
の光量分布を波形メモリに電気的に記録した後、所定の
閾値で波形を2値化すると第6図のようになる。第6図
の2値化された波形からセンサ面上の光束の径を計測す
ることができ、第4図に示す関係から、マスク、ウェハ
間のギャップ値が求まる。一方、先述のとおり第5図に
示すセンサ上の光量分布に対応した波形からセンサ上の
光量分布の重心位置を計測することができ、その値から
、マスク、ウェハ間の横方向位置ずれ量を求めることが
できる。この様にしてマスク、ウェハそれぞれに1つず
つレンズ作用を有する物理光学素子(グレーティングレ
ンズ)を設定し、センサ面上の光束の径と重心位置の測
定からマスク、ウェハ間の3次元的な相対位置計測が可
能となる。間隔測定時センサ出力からの信号処理として
は、第6図に示すように所定の閾値をあらかじめ決めて
2値化してもよいし、光量分布のピーク値に対応するレ
ベルの1/Aのレベルから光束の径を求めてもよい(A
の値としては半値に相当する2、或いはガウシアン光束
としてe2〜7.389など)。マスク、ウェハ間隔と
光束径とは設定条件によっては必ずしも第4図に示す様
な比例関係と見なし得るとは限らないが、その場合も予
め両者の関係を計算予測するか、実験データで求めてお
き、これに基いて測定すれば良い。
と第5図のようになる。第5図に対応するセンサ面9上
の光量分布を波形メモリに電気的に記録した後、所定の
閾値で波形を2値化すると第6図のようになる。第6図
の2値化された波形からセンサ面上の光束の径を計測す
ることができ、第4図に示す関係から、マスク、ウェハ
間のギャップ値が求まる。一方、先述のとおり第5図に
示すセンサ上の光量分布に対応した波形からセンサ上の
光量分布の重心位置を計測することができ、その値から
、マスク、ウェハ間の横方向位置ずれ量を求めることが
できる。この様にしてマスク、ウェハそれぞれに1つず
つレンズ作用を有する物理光学素子(グレーティングレ
ンズ)を設定し、センサ面上の光束の径と重心位置の測
定からマスク、ウェハ間の3次元的な相対位置計測が可
能となる。間隔測定時センサ出力からの信号処理として
は、第6図に示すように所定の閾値をあらかじめ決めて
2値化してもよいし、光量分布のピーク値に対応するレ
ベルの1/Aのレベルから光束の径を求めてもよい(A
の値としては半値に相当する2、或いはガウシアン光束
としてe2〜7.389など)。マスク、ウェハ間隔と
光束径とは設定条件によっては必ずしも第4図に示す様
な比例関係と見なし得るとは限らないが、その場合も予
め両者の関係を計算予測するか、実験データで求めてお
き、これに基いて測定すれば良い。
第4図かられかる様に、所定の光束径γ1を与える△Z
は△Z1−△Zの2値あるので、このままでは光束径か
ら単一の測定間隔値は得られない。そこで、通常のマス
ク1、ウェハ2の間隔設定時に想定される設定値からの
最大誤差を士△とした場合、設定間隔値を中心にして士
△の範囲に光束径が最小になる間隔値が入らない様に設
定間隔値を定める(例えば、第4図で光束径が最小にな
る間隔値+ΔZIに設定間隔値を定める)事により、常
に光束径から1値の間隔値が得られる様にする。
は△Z1−△Zの2値あるので、このままでは光束径か
ら単一の測定間隔値は得られない。そこで、通常のマス
ク1、ウェハ2の間隔設定時に想定される設定値からの
最大誤差を士△とした場合、設定間隔値を中心にして士
△の範囲に光束径が最小になる間隔値が入らない様に設
定間隔値を定める(例えば、第4図で光束径が最小にな
る間隔値+ΔZIに設定間隔値を定める)事により、常
に光束径から1値の間隔値が得られる様にする。
次に本実施例におけるマスク用のグレーティングレンズ
3aとウェハ用のグレーティングレンズ4aのグレーテ
ィング形状について説明する。
3aとウェハ用のグレーティングレンズ4aのグレーテ
ィング形状について説明する。
まず、マスク用のグレーティングレンズ3aは所定のビ
ーム径の平行光束が所定の角度で入射し、所定の位置に
集光するように設定される。一般にグレーディングレン
ズ3aのパターンは光源(物点)と像点、それぞれに可
干渉光源を置いたときのレンズ面における干渉縞パター
ンとなる。第1図(A)に示すようにマウス1面上の座
標系を定める。
ーム径の平行光束が所定の角度で入射し、所定の位置に
集光するように設定される。一般にグレーディングレン
ズ3aのパターンは光源(物点)と像点、それぞれに可
干渉光源を置いたときのレンズ面における干渉縞パター
ンとなる。第1図(A)に示すようにマウス1面上の座
標系を定める。
ここに原点はスクライブライン幅の中央にあり、スフラ
インブライン方向にX軸、幅方向にy軸、ウェハ面の法
線方向に2軸をとる。ウェハ面の法線に対しαの角度で
入射し、その射影成分がスクライブライン方向と直交す
る平行光束がグレーティングレンズ3aを透過回折後、
集光点(Xl+Yl+zl)の位置で結像するようなグ
レーティングレンズの曲線群の方程式は、グレーティン
グの輪郭位置をx、 yで表わすと ysinα+p、 (x、y) −P2=mλ/2−・
−・−・−・・・(2−a)一方、ウェハ上のグレーテ
ィングレンズ4aは所定の点光源から出た球面波を所定
の位置(検出面上)に集光させるように設定される。点
光源の位置はマスクとウェハの露光時のギャップをgと
おくと(Xz Yz zl g)で表わされる。マス
クとウェハの位置合わせはy軸方向に行なわれるとし、
アライメント完了時に検出面上の点(X2+Vz+22
)の位置にアラインメント光沢が集光するものとすれば
、ウェハ上のグレーティングレンズの曲線群の方程式は
先に定めた座標系で で与えられる。ここにλはアラインド光束の波長、mは
整数である。
インブライン方向にX軸、幅方向にy軸、ウェハ面の法
線方向に2軸をとる。ウェハ面の法線に対しαの角度で
入射し、その射影成分がスクライブライン方向と直交す
る平行光束がグレーティングレンズ3aを透過回折後、
集光点(Xl+Yl+zl)の位置で結像するようなグ
レーティングレンズの曲線群の方程式は、グレーティン
グの輪郭位置をx、 yで表わすと ysinα+p、 (x、y) −P2=mλ/2−・
−・−・−・・・(2−a)一方、ウェハ上のグレーテ
ィングレンズ4aは所定の点光源から出た球面波を所定
の位置(検出面上)に集光させるように設定される。点
光源の位置はマスクとウェハの露光時のギャップをgと
おくと(Xz Yz zl g)で表わされる。マス
クとウェハの位置合わせはy軸方向に行なわれるとし、
アライメント完了時に検出面上の点(X2+Vz+22
)の位置にアラインメント光沢が集光するものとすれば
、ウェハ上のグレーティングレンズの曲線群の方程式は
先に定めた座標系で で与えられる。ここにλはアラインド光束の波長、mは
整数である。
主光線を角度αで入射し、マスク面上の原点を通り、集
光点(X+、Y++ Z+)に達する光線とすると(2
−a)式の右辺はmの値によって主光線に対して波長の
m / 2倍光路長が長い(あるいは短い)ことを示し
、左辺は主光線の光路に対し、マスク上の点(x、 y
t o)を通り点(X++)’++z+)に到達する光
線の光路の長さの差を表わす。
光点(X+、Y++ Z+)に達する光線とすると(2
−a)式の右辺はmの値によって主光線に対して波長の
m / 2倍光路長が長い(あるいは短い)ことを示し
、左辺は主光線の光路に対し、マスク上の点(x、 y
t o)を通り点(X++)’++z+)に到達する光
線の光路の長さの差を表わす。
+mλ/2・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・
・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(2−b)と表わされる。
・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(2−b)と表わされる。
(2−b)式はウェハ面がz=−gにあり、主光線がマ
スク面上の原点及びウェハ面上の点(0,0゜−g)、
更に検出面上の点(X21 Y21 Z2)を通る光線
であるとして、ウェハ面上グレーティング(x、 Yz
g)を通る光線と主光線との光路長の差が半波長の
整数倍となる条件を満たす方程式である。
スク面上の原点及びウェハ面上の点(0,0゜−g)、
更に検出面上の点(X21 Y21 Z2)を通る光線
であるとして、ウェハ面上グレーティング(x、 Yz
g)を通る光線と主光線との光路長の差が半波長の
整数倍となる条件を満たす方程式である。
一般にマスク用のゾーンプレート(グレーティングレン
ズ)は、光線の透過する領域(透明部)と光線の透過し
ない領域(遮光部)の2つの領域が交互に形成される0
、 1の振幅型のグレーティング素子として作成され
る。又、ウェハ用のゾーンプレートは例えば矩形断面図
の位相格子パターンとして作成される。(2−a)、
(2−b)式において主光線に対して半波長の整数倍
の位置で、グレーティングの輪郭を規定したことは、マ
スク上のグレーティングレンズ3aでは透明部と遮光部
の線幅の比がl:1であること、そしてウェハ上のグレ
ーティングレンズ4aでは矩形格子のラインとスペース
の比がl=1であることを意味する。
ズ)は、光線の透過する領域(透明部)と光線の透過し
ない領域(遮光部)の2つの領域が交互に形成される0
、 1の振幅型のグレーティング素子として作成され
る。又、ウェハ用のゾーンプレートは例えば矩形断面図
の位相格子パターンとして作成される。(2−a)、
(2−b)式において主光線に対して半波長の整数倍
の位置で、グレーティングの輪郭を規定したことは、マ
スク上のグレーティングレンズ3aでは透明部と遮光部
の線幅の比がl:1であること、そしてウェハ上のグレ
ーティングレンズ4aでは矩形格子のラインとスペース
の比がl=1であることを意味する。
マスク上のグレーティングレンズ3aは例えばポリイミ
ド製の有機薄膜上に予めEB露光で形成したレチクルの
グレーティングレンズパターンを転写して形成、又はウ
ェハ上のグレーティングレンズはマスク上にウェハの露
光パターンを形成したのち露光転写して形成している。
ド製の有機薄膜上に予めEB露光で形成したレチクルの
グレーティングレンズパターンを転写して形成、又はウ
ェハ上のグレーティングレンズはマスク上にウェハの露
光パターンを形成したのち露光転写して形成している。
次に、第1図(A)に示す実施例において具体的にマス
クとウェハ間に所定の位置ずれ量を与えた場合について
説明する。
クとウェハ間に所定の位置ずれ量を与えた場合について
説明する。
まずアラインメント光源としての半導体レーザー(波長
830nm)から出射した光束は投光レンズ系11を通
って半値幅600μmの平行光束となりアラインメント
ヘッド6からマスク1面の法線に対して17.5度で入
射する。
830nm)から出射した光束は投光レンズ系11を通
って半値幅600μmの平行光束となりアラインメント
ヘッド6からマスク1面の法線に対して17.5度で入
射する。
マスクM面上のスクライブラインには幅60μm。
長さ180μmのグレーティングレンズ3aが、又ウェ
ハ面上のスクライブラインには同じサイズのグレーティ
ングレンズ4aが設定されている。マスクとウェハの相
対的位置ずれは、微小変位量をピエゾ駆動の精密ウェハ
ステージで、又、比較的大きい変位量はステッピングモ
ータ駆動のウェハ用の粗ステージによって与えている。
ハ面上のスクライブラインには同じサイズのグレーティ
ングレンズ4aが設定されている。マスクとウェハの相
対的位置ずれは、微小変位量をピエゾ駆動の精密ウェハ
ステージで、又、比較的大きい変位量はステッピングモ
ータ駆動のウェハ用の粗ステージによって与えている。
又、変位量は測長機(分解能0.001 l1m)を用
い、管理温度23℃±0.5℃の恒温チャンバー中で測
定した。又、アラインメントヘッド6内の光束の重心位
置の検知用および光束の径測定用としての受光器は1次
元CCDラインセンサを用いた。ラインセンサの出力は
受光領域の全光量で規格化されるように信号処理される
。これによりアラインメント光源の出力が多少変動して
もラインセンサ系から出力される測定値から正確な重心
位置及び光束の径を求めることができる。
い、管理温度23℃±0.5℃の恒温チャンバー中で測
定した。又、アラインメントヘッド6内の光束の重心位
置の検知用および光束の径測定用としての受光器は1次
元CCDラインセンサを用いた。ラインセンサの出力は
受光領域の全光量で規格化されるように信号処理される
。これによりアラインメント光源の出力が多少変動して
もラインセンサ系から出力される測定値から正確な重心
位置及び光束の径を求めることができる。
尚、ラインセンサの重心位置分解能はアラインメント光
束のパワーにもよるが50 m Wの半導体レーザーで
測定した結果0.2μmであった。
束のパワーにもよるが50 m Wの半導体レーザーで
測定した結果0.2μmであった。
第1の実施例に係るマスク用のグレーティングレンズ3
aとウェハ用のグレーティングレンズ4aの設計例では
、マスクとウェハの位置ずれを100倍に拡大して信号
光束がセンサ面上で光束の重心位置が移動するように設
定している。従って、マスクとウェハ間に0.01μm
の位置ずれがあったとすると、ラインセンサ面上では1
μmの実効的な重心移動が起こり、ラインセンサ系はこ
れを0.2μmの分解能で測定することができる。
aとウェハ用のグレーティングレンズ4aの設計例では
、マスクとウェハの位置ずれを100倍に拡大して信号
光束がセンサ面上で光束の重心位置が移動するように設
定している。従って、マスクとウェハ間に0.01μm
の位置ずれがあったとすると、ラインセンサ面上では1
μmの実効的な重心移動が起こり、ラインセンサ系はこ
れを0.2μmの分解能で測定することができる。
またセンサ面上の光束の径の変化量△γは設定ギャップ
値からのずれ量△Zに比例し、次式%式%(3) で示される。この例ではA=153.5となる。ここで
、前述の様にマスクとウェハ間の位置ずれ量に対し、検
出された重心位置はグレーティングレンズ系の倍率を比
例定数とする線形関係をもつが、但し、線形性は位置ず
れ量が一定値(この実施例では20μm)以上になると
成り立たなくなり、非線形性が現われて(る。
値からのずれ量△Zに比例し、次式%式%(3) で示される。この例ではA=153.5となる。ここで
、前述の様にマスクとウェハ間の位置ずれ量に対し、検
出された重心位置はグレーティングレンズ系の倍率を比
例定数とする線形関係をもつが、但し、線形性は位置ず
れ量が一定値(この実施例では20μm)以上になると
成り立たなくなり、非線形性が現われて(る。
これはマスク及びウェハ上のグレーティングレンズ間の
軸ずれ量が太き(なるに従い、光束の波面収差が顕著に
なり、センサ上のスポット形状に非対称性が現われた為
である。
軸ずれ量が太き(なるに従い、光束の波面収差が顕著に
なり、センサ上のスポット形状に非対称性が現われた為
である。
この波面収差はグレーティングレンズのNAが大きいほ
ど顕在化する。従って、一定の面積にグレーティングレ
ンズを設定する際はなるべくNAを小さくすることが望
ましい。
ど顕在化する。従って、一定の面積にグレーティングレ
ンズを設定する際はなるべくNAを小さくすることが望
ましい。
本実施例における位置合わせ装置においては、位置ずれ
の分解能が0.002μm2位置ずれ測定レンジ±20
μm(線形領域)を得ている。
の分解能が0.002μm2位置ずれ測定レンジ±20
μm(線形領域)を得ている。
次にマスクとウェハ間に所定のギャップ変動を与えたと
きの結果を第7図に示す。所定のギャップからの変動に
対し、アラインメント用のラインセンサで計測された光
束径の変化は(3)式で示される。グレーティングレン
ズのパワー配置で決まる比例定数を持つ線形関係が見ら
れ、スポット径に対応したギャップ値計測が可能である
。
きの結果を第7図に示す。所定のギャップからの変動に
対し、アラインメント用のラインセンサで計測された光
束径の変化は(3)式で示される。グレーティングレン
ズのパワー配置で決まる比例定数を持つ線形関係が見ら
れ、スポット径に対応したギャップ値計測が可能である
。
尚、本実施例においてギャップ設定と位置合ゎせを行う
手順としては、例えば次の方法を採ることができる。
手順としては、例えば次の方法を採ることができる。
第1の方法としては2つの物体間の位置ずれl△σ及び
間隔変化△2に対する検出器8の検出面上での重心ずれ
信号△δSおよび径変化信号△σとの関係を示す曲線を
予めもとめて記憶しておき、径変化信号△σ、重心ずれ
信号△δSの値から双方の物体間の間隔変化△Z1位置
ずれ量△σを求め、そのときの間隔変化量△Z1位置ず
れ量△σに相当する量だけ第1物体もしくは第2物体を
移動させる。
間隔変化△2に対する検出器8の検出面上での重心ずれ
信号△δSおよび径変化信号△σとの関係を示す曲線を
予めもとめて記憶しておき、径変化信号△σ、重心ずれ
信号△δSの値から双方の物体間の間隔変化△Z1位置
ずれ量△σを求め、そのときの間隔変化量△Z1位置ず
れ量△σに相当する量だけ第1物体もしくは第2物体を
移動させる。
第2の方法としては検出器8からの径変化信号△σ、重
心ずれ信号△δSから間隔変化量△Z1位置ずれ慣△σ
を打ち消す方向を求め、その方向に第1物体もしくは第
2物体を移動させて間隔変化量△Z、位置ずれ量△σが
許容範囲内になるまで繰り返して行う。
心ずれ信号△δSから間隔変化量△Z1位置ずれ慣△σ
を打ち消す方向を求め、その方向に第1物体もしくは第
2物体を移動させて間隔変化量△Z、位置ずれ量△σが
許容範囲内になるまで繰り返して行う。
いずれの場合もまずギャップ設定より行なう。
以上のCPUの位置合わせ手順を、それぞれ第1図(B
)、(C)に示す。
)、(C)に示す。
本発明による第2の実施例を第7図に示す。
主な構成要素に付した番号は第1の実施例と共通である
が、構成上の相違はマスク11ウエハ2の間隔計測用光
束と、マスク11ウエハ2の横方向相対位置ずれ計測用
の光路を分離し、それぞれをセンサ基板9上の2つのセ
ンサで受光するようにしたこと及び所定次数の光束が7
2面内でマスク面法線に対し所定の角度βで出射するよ
うに、第1の実施例で示した設計方程式に従ってグレー
ティングレンズパターンを設計した事である。以下の実
施例ではウェハチャック5、XYzステージ100゜ス
テージドライバ101.CPU102は第1実施例同様
なので省略しである。第8図は、第2図に示すYZ面に
投影した、それぞれの光束の光路を示す図で、(1)は
横方向相対的位置検出用光束の光路図、(n)は間隔測
定用光束の光路図で、不図示の光源(半導体レーザ、波
長830nm)から出射した光束はマスクlに17.5
°の角度で斜入射したのち、YZ面内でマスク面法線に
対し所定の角度βで出射するようにマスクl上の物理光
学素子3aの回折作用を受けて進行する。ここまでは横
方向相対位置検出用光束も、間隔測定用光束も共通光路
である。
が、構成上の相違はマスク11ウエハ2の間隔計測用光
束と、マスク11ウエハ2の横方向相対位置ずれ計測用
の光路を分離し、それぞれをセンサ基板9上の2つのセ
ンサで受光するようにしたこと及び所定次数の光束が7
2面内でマスク面法線に対し所定の角度βで出射するよ
うに、第1の実施例で示した設計方程式に従ってグレー
ティングレンズパターンを設計した事である。以下の実
施例ではウェハチャック5、XYzステージ100゜ス
テージドライバ101.CPU102は第1実施例同様
なので省略しである。第8図は、第2図に示すYZ面に
投影した、それぞれの光束の光路を示す図で、(1)は
横方向相対的位置検出用光束の光路図、(n)は間隔測
定用光束の光路図で、不図示の光源(半導体レーザ、波
長830nm)から出射した光束はマスクlに17.5
°の角度で斜入射したのち、YZ面内でマスク面法線に
対し所定の角度βで出射するようにマスクl上の物理光
学素子3aの回折作用を受けて進行する。ここまでは横
方向相対位置検出用光束も、間隔測定用光束も共通光路
である。
それぞれの光束はウェハ2上の物理光学素子4aの回折
、反射作用を受けた後、それぞれ異なる光路に分離して
ウェハ面を出射し、センサ9a、 9bに到達する。物
理光学素子3a、 4aはそれぞれ所定の単一の焦点
距離を有するグレーティング素子であり、サイズはいず
れも50μmX180μmで、焼付露光用半導体回路パ
ターン領域に隣接するスクライブラインla、2a上(
模しくはスクライブラインに対応する領域上)に形成さ
れる。
、反射作用を受けた後、それぞれ異なる光路に分離して
ウェハ面を出射し、センサ9a、 9bに到達する。物
理光学素子3a、 4aはそれぞれ所定の単一の焦点
距離を有するグレーティング素子であり、サイズはいず
れも50μmX180μmで、焼付露光用半導体回路パ
ターン領域に隣接するスクライブラインla、2a上(
模しくはスクライブラインに対応する領域上)に形成さ
れる。
次に横方向位置ずれ計測用光束と、間隔測定用光束がマ
スクl、ウェハ2上の物理光学素子(それぞれ3a、
4a)上で受ける回折の作用について、説明する。
スクl、ウェハ2上の物理光学素子(それぞれ3a、
4a)上で受ける回折の作用について、説明する。
マスクlに斜入射した光束は、グレーティングレンズ3
aで透過、回折の作用を受け、0次、+1次、±2次、
・・・のように回折次数の異なる種々の光束が発生する
。本実施例では第1の実施例と異なり、+2次の透過回
折光を利用する。グレーティングレンズとしての作用は
次数が正の場合、凸レンズ(集光作用)、負の場合、凹
レンズ(光束発散作用)となる。
aで透過、回折の作用を受け、0次、+1次、±2次、
・・・のように回折次数の異なる種々の光束が発生する
。本実施例では第1の実施例と異なり、+2次の透過回
折光を利用する。グレーティングレンズとしての作用は
次数が正の場合、凸レンズ(集光作用)、負の場合、凹
レンズ(光束発散作用)となる。
本実施例では、ウェハ2上のグレーティングレンズ4a
で横方向位置ずれ計測用光束は一1次の反射、回折作用
をうける。(即ち凹レンズとしての作用を受ける)一方
、間隔測定用光束はウェハ2上のグレーティングレンズ
4aで0次で反射し、グレーティングレンズ素子4aの
レンズ作用を受けない。
で横方向位置ずれ計測用光束は一1次の反射、回折作用
をうける。(即ち凹レンズとしての作用を受ける)一方
、間隔測定用光束はウェハ2上のグレーティングレンズ
4aで0次で反射し、グレーティングレンズ素子4aの
レンズ作用を受けない。
更に、横方向位置ずれ計測用光束としては、マスクlの
グレーディングレンズ3aを0次で透過する光束を利用
する。このようにして横方向位置ずれ計測用光束は光源
出射後マスク上グレーディングレンズ3aで+2次(凸
レンズ作用)で回折し、ウェハ上グレーティングレンズ
4aで−1次(凹レンズ作用)で回折し、マスクを再び
透過する際0次の回折作用を受ける。
グレーディングレンズ3aを0次で透過する光束を利用
する。このようにして横方向位置ずれ計測用光束は光源
出射後マスク上グレーディングレンズ3aで+2次(凸
レンズ作用)で回折し、ウェハ上グレーティングレンズ
4aで−1次(凹レンズ作用)で回折し、マスクを再び
透過する際0次の回折作用を受ける。
また、間隔測定用光束は、ウェハ上グレーティングレン
ズ4aを0次で反射した後マスク上グレーティングレン
ズ3aを0次で透過する。
ズ4aを0次で反射した後マスク上グレーティングレン
ズ3aを0次で透過する。
本実施例の様に横方向相対位置検出用光束と間隔測定用
光束を光路の途中で分離し、別々に検出する様にしても
よい。
光束を光路の途中で分離し、別々に検出する様にしても
よい。
又、本実施例の様にマスク1に斜入射したのち、ウェハ
側に出射する光束の向きは第7図に示す72面内でマス
クあるいはウェハの法線に対し傾いていても良い。
側に出射する光束の向きは第7図に示す72面内でマス
クあるいはウェハの法線に対し傾いていても良い。
検出用光束として利用する回折光の次数はこれに限定さ
れるものではなく、他の次数の回折光でも良い。例えば
、横方向位置ずれ検出光束と間隔測定用光束はマスク上
グレーティングレンズで必ずしも同一回折次数の回折作
用を受けたものを利用する必要はなく、例えば+2次で
回折された光束を横方向位置ずれ検出用に、+1次で回
折された光束を間隔測定用に利用してもよい。
れるものではなく、他の次数の回折光でも良い。例えば
、横方向位置ずれ検出光束と間隔測定用光束はマスク上
グレーティングレンズで必ずしも同一回折次数の回折作
用を受けたものを利用する必要はなく、例えば+2次で
回折された光束を横方向位置ずれ検出用に、+1次で回
折された光束を間隔測定用に利用してもよい。
第9図に本発明による第3の実施例を示す。本実施例に
おいては、アラインメントピックアップヘッド6内の投
光光学系中に、マスク1面の物理光学素子3aに投射さ
れる光束の発散角を所定の範囲で設定可能なように、可
変焦点距離様構成はズーミング機構13を設けた。その
他の構成は、第1の実施例と同様であるが、このように
構成することによりセンサ面9上での信号光束の径を可
変にすることができるとともに、マスク1、ウェハ2間
の相対位置ずれ量の拡大倍率を所定の範囲で可変にとる
ことが可能となる。センサ9上での光束の径の調整は、
投射光の発散角の変化に対応して、マスク1上のレンズ
作用を有する物理光学素子(例えばグレーティングレン
ズ)3aで結像される点の位置が、マスク面法線方向に
変化するために、更にウェハ上物理光学素子のレンズ作
用を受けた後の結像点の位置が主として光軸方向に移動
することを利用している。
おいては、アラインメントピックアップヘッド6内の投
光光学系中に、マスク1面の物理光学素子3aに投射さ
れる光束の発散角を所定の範囲で設定可能なように、可
変焦点距離様構成はズーミング機構13を設けた。その
他の構成は、第1の実施例と同様であるが、このように
構成することによりセンサ面9上での信号光束の径を可
変にすることができるとともに、マスク1、ウェハ2間
の相対位置ずれ量の拡大倍率を所定の範囲で可変にとる
ことが可能となる。センサ9上での光束の径の調整は、
投射光の発散角の変化に対応して、マスク1上のレンズ
作用を有する物理光学素子(例えばグレーティングレン
ズ)3aで結像される点の位置が、マスク面法線方向に
変化するために、更にウェハ上物理光学素子のレンズ作
用を受けた後の結像点の位置が主として光軸方向に移動
することを利用している。
このようにして、推定される間隔変動範囲において1つ
の光束径を与える間隔値が2つ出ない様に調節した後、
第4図に示すセンサ上の光束の径の変化を測定すること
により△2の符号が判別可能となり、マスクl、ウェハ
2間の間隔の絶対量を測定することができる。
の光束径を与える間隔値が2つ出ない様に調節した後、
第4図に示すセンサ上の光束の径の変化を測定すること
により△2の符号が判別可能となり、マスクl、ウェハ
2間の間隔の絶対量を測定することができる。
第4の実施例を第10図に示す。横ずれ(位置ずれ)測
定用物理光学素子としてマスクl上に2つのグレーティ
ングレンズ41M1.41M2を並列して形成し、ウェ
ハ2上にグレーティングレンズ41W1と、レンズ作用
はなく光束を屈折させるグレーティング41W2を形成
し、間隔測定用物理光学素子としてマスク1上に、第1
パターンとして光束の屈折作用を有するグレーティング
42outを形成し、第2パターンとして、レンズ作用
を有するグレーティングレンズ42inを形成した。グ
レーティングレンズ41M1.41M2及びグレーティ
ング42inに入射する光束は単一の平行光束で、それ
ぞれに入射して集光あるいは屈折されることによりそれ
ぞれ光束44. 45. 46に分離される。
定用物理光学素子としてマスクl上に2つのグレーティ
ングレンズ41M1.41M2を並列して形成し、ウェ
ハ2上にグレーティングレンズ41W1と、レンズ作用
はなく光束を屈折させるグレーティング41W2を形成
し、間隔測定用物理光学素子としてマスク1上に、第1
パターンとして光束の屈折作用を有するグレーティング
42outを形成し、第2パターンとして、レンズ作用
を有するグレーティングレンズ42inを形成した。グ
レーティングレンズ41M1.41M2及びグレーティ
ング42inに入射する光束は単一の平行光束で、それ
ぞれに入射して集光あるいは屈折されることによりそれ
ぞれ光束44. 45. 46に分離される。
第1I図(1)に、72面に平行な面に投影した横方向
相対位置検出用光束44. 45の光路図を同(n)に
間隔測定用光束46の光路図を示す(横ずれ検知方向は
X方向とする。)。
相対位置検出用光束44. 45の光路図を同(n)に
間隔測定用光束46の光路図を示す(横ずれ検知方向は
X方向とする。)。
アライメントアップヘッド内の投光光学系および受光光
学系の構成は第1の実施例と同様となるが、第11図に
示すように横ずれ検知系の検知手段として、平板状同一
基板上に、2つの一次元C0D38−1゜38−2を並
列して配置し、更に、間隔検知系の検知手段として、上
記−次元CODに並列して、1つの一次元CCD39を
配置した。
学系の構成は第1の実施例と同様となるが、第11図に
示すように横ずれ検知系の検知手段として、平板状同一
基板上に、2つの一次元C0D38−1゜38−2を並
列して配置し、更に、間隔検知系の検知手段として、上
記−次元CODに並列して、1つの一次元CCD39を
配置した。
本実施例において、物理光学素子41M1と41W1は
第1実施例のグレーティングレンズ3a、4aとそれぞ
れ同じもので、前述と同じ原理により、マスク1、ウェ
ハ2の相対位置ずれ量をセンサ38−■への入射位置変
動量に拡大して変換して光束44をセンサ38−1へ入
射させる。物理光学素子41M2と41W2により発生
する光束45は、物理光学素子41W2がレンズ作用を
持たず光束がどこに入射しても同じ角度に屈折させて出
射させるので、横方向の相対位置ずれが発生しても、セ
ンサ38−2への入射位置は変化しない。マスク1に対
しウェハ2が傾きを生じると、光束44のセンサ38−
1への入射位置と、光束45のセンサ38−2への入射
位置は同じ量だけ変動する。本装置はセンサ38−1に
よって検出された変動量をセンサ38−2によって検出
された変動量で差し引いた量を真の入射位置変動量とし
、この値に基いて横方向相対ずれを検出する。これによ
り、ウェハ2の傾き変動の影響を受けない横方向相対位
置ずれ検出が可能である。
第1実施例のグレーティングレンズ3a、4aとそれぞ
れ同じもので、前述と同じ原理により、マスク1、ウェ
ハ2の相対位置ずれ量をセンサ38−■への入射位置変
動量に拡大して変換して光束44をセンサ38−1へ入
射させる。物理光学素子41M2と41W2により発生
する光束45は、物理光学素子41W2がレンズ作用を
持たず光束がどこに入射しても同じ角度に屈折させて出
射させるので、横方向の相対位置ずれが発生しても、セ
ンサ38−2への入射位置は変化しない。マスク1に対
しウェハ2が傾きを生じると、光束44のセンサ38−
1への入射位置と、光束45のセンサ38−2への入射
位置は同じ量だけ変動する。本装置はセンサ38−1に
よって検出された変動量をセンサ38−2によって検出
された変動量で差し引いた量を真の入射位置変動量とし
、この値に基いて横方向相対ずれを検出する。これによ
り、ウェハ2の傾き変動の影響を受けない横方向相対位
置ずれ検出が可能である。
物理光学素子42inで集光され、ウェハ2のスクラン
ブライン2a上で反射して、物理光学素子42outで
センサ39方向に屈折される光束46は、マスクl、ウ
ェハ2の間隔が変動すれば前述の(3)式に従ってセン
サ39上での光束径が変化する。第1実施例と同様にこ
の光束系をセンサ39により検出して間隔測定を行なう
。
ブライン2a上で反射して、物理光学素子42outで
センサ39方向に屈折される光束46は、マスクl、ウ
ェハ2の間隔が変動すれば前述の(3)式に従ってセン
サ39上での光束径が変化する。第1実施例と同様にこ
の光束系をセンサ39により検出して間隔測定を行なう
。
本実施例に係るマスク11ウエハ2の位置合せ、ギャッ
プ設定の基本アルゴリズムは以下のとおりである。
プ設定の基本アルゴリズムは以下のとおりである。
■センサ39上の間隔測定用光束46の光束径を検出す
る。
る。
■光束径よりギャップ量Zを求める。
■Zを設定値2゜と比較し、差が許容値ε。内にあるか
否かを判定する。
否かを判定する。
■許容値内にない場合ウェハ2を<2−20>だけ駆動
ステージにより動かす。
ステージにより動かす。
■■〜■を1 z−zol <ε。になるまで繰り返す
。
。
■センサ38−1上の光束44の光強度分布を測定した
のち、先に定義した重心位置Xsを求める。
のち、先に定義した重心位置Xsを求める。
■このとき、センサ38−2上の光束45の光強度分布
から基準光束の重心位置XRを求める。
から基準光束の重心位置XRを求める。
■XsとXRの差△δSを求め(1)式に示す倍率から
マスク1、ウェハ2間の相対位置ずれ量△σ1を求める
。
マスク1、ウェハ2間の相対位置ずれ量△σ1を求める
。
■△σ、が指定許容値範囲ε1.ε2の間にあるかどう
かを判定する。
かを判定する。
0△σ1が指定許容値範囲ε1.ε2の間にない時ウェ
ハ2を相対位置ずれ量△v1だけ駆動ステージにより動
かし、位置ずれを補正する。
ハ2を相対位置ずれ量△v1だけ駆動ステージにより動
かし、位置ずれを補正する。
■ε1≦ΔσI≦ε2になるまで■〜[相]を繰り返す
。
。
上記の手続の概要を第12図にフローチャートとして示
す。
す。
上述実施例において、間隔測定は、光束46を設けなく
てもセンサ38−1上の光量分布から、光束の径を計測
して求めてもよいし、センサ38−2上の基準光束の光
量分布から光束の径を計測して求めてもよい。
てもセンサ38−1上の光量分布から、光束の径を計測
して求めてもよいし、センサ38−2上の基準光束の光
量分布から光束の径を計測して求めてもよい。
第13図(a)に本発明による第5実施例を示す。
マスクl上に焦点距離がr、、 ’2 (f+≠f2)
の2つの焦点距離を持つ、グレーティングレンズ3bを
形成し、ウェハ上にはグレーティングレンズ3bに対応
した位置に焦点距離がf3.f4(h≠f4)の2つの
焦点距離をもつグレーティングレンズ4bを形成した。
の2つの焦点距離を持つ、グレーティングレンズ3bを
形成し、ウェハ上にはグレーティングレンズ3bに対応
した位置に焦点距離がf3.f4(h≠f4)の2つの
焦点距離をもつグレーティングレンズ4bを形成した。
第13図(b) (c)にそれぞれグレーティングレン
ズ3b、4bのパターンの例を示す。また第14図に7
2面に平行な断面でみた位置ずれ(横ずれ)および間隔
測定用の光束10a、10bの光路断面図を示す。なお
、本実施例における横ずれおよび間隔測定の原理は第1
の実施例と同じである。
ズ3b、4bのパターンの例を示す。また第14図に7
2面に平行な断面でみた位置ずれ(横ずれ)および間隔
測定用の光束10a、10bの光路断面図を示す。なお
、本実施例における横ずれおよび間隔測定の原理は第1
の実施例と同じである。
本実施例では不図示の光源から出射しマスクl上のグレ
ーティングレンズ3bに入射した平行光束は回折の作用
を受けて、結像点の位置の異なる2つの光束が生じ、更
にウェハ2上のグレーティングレンズ4bで回折の作用
を受けて、それぞれの光束はアライメントピックアップ
ヘッド内のセンサ9a。
ーティングレンズ3bに入射した平行光束は回折の作用
を受けて、結像点の位置の異なる2つの光束が生じ、更
にウェハ2上のグレーティングレンズ4bで回折の作用
を受けて、それぞれの光束はアライメントピックアップ
ヘッド内のセンサ9a。
9b(例えばCCDタイプの一次元センサ)に入射する
ようにそれぞれのグレーティングレンズパターンが設計
される。センサ9a、 9bでそれぞれの光束の光強
度分布から、光束重心位置および光束の径を測定し、以
下の処理を行なうことによりマスク1、ウェハ2間の相
対位置ずれ量および間隔を計測することができる。
ようにそれぞれのグレーティングレンズパターンが設計
される。センサ9a、 9bでそれぞれの光束の光強
度分布から、光束重心位置および光束の径を測定し、以
下の処理を行なうことによりマスク1、ウェハ2間の相
対位置ずれ量および間隔を計測することができる。
まずグレーティングレンズ3bの焦点距離f1の作用と
、グレーティングレンズ4bの焦点距離f3の作用を受
けた光束のマスク1、ウェハ2間の相対位置ずれ量△X
に対応するセンサ9a上での重心移動量δ釦は、第1の
実施例に対応して、δS r = A +・△x(A+
はf、、f3による拡大倍率) 同様にしてグレーティングレンズ3b、4bのそれぞれ
焦点距離f2.f4の作用を受けた光束のセンサ9b上
での重心移動量δS2は δS2:A2・Δx(A2はf2.f4による拡大倍率
、A2≠A+) となる。従ってセンサ9a、 9bのゼロ点位置(マ
スクとウェハの位置ずれかない状態での光束入射位置の
位置検出方向成分)が等しく、かつ光電変換特性が等し
いとすれば、それぞれのセンサ上の重心位置Xg+、X
g2は Xg+ =A2・△x+C Xg2=A2・△x+C(Cはオフセット値)と表わす
ことができ、距離△Xとして △X = X g + X g 2 ”(A+ A2)△X を求めることにより、マスク11ウ工ハ2間の相対位置
ずれ量△Xは と求まる。
、グレーティングレンズ4bの焦点距離f3の作用を受
けた光束のマスク1、ウェハ2間の相対位置ずれ量△X
に対応するセンサ9a上での重心移動量δ釦は、第1の
実施例に対応して、δS r = A +・△x(A+
はf、、f3による拡大倍率) 同様にしてグレーティングレンズ3b、4bのそれぞれ
焦点距離f2.f4の作用を受けた光束のセンサ9b上
での重心移動量δS2は δS2:A2・Δx(A2はf2.f4による拡大倍率
、A2≠A+) となる。従ってセンサ9a、 9bのゼロ点位置(マ
スクとウェハの位置ずれかない状態での光束入射位置の
位置検出方向成分)が等しく、かつ光電変換特性が等し
いとすれば、それぞれのセンサ上の重心位置Xg+、X
g2は Xg+ =A2・△x+C Xg2=A2・△x+C(Cはオフセット値)と表わす
ことができ、距離△Xとして △X = X g + X g 2 ”(A+ A2)△X を求めることにより、マスク11ウ工ハ2間の相対位置
ずれ量△Xは と求まる。
また、マスク1、ウェハ2間の間隔は、センサ9a。
9b上の光束の径を測定して行なわれる。第15図は、
本実施例の光学系配置の模式図であり、マスク1、ウェ
ハ2上の物理光学素子3b、4bは便宜上、透過型レン
ズ素子として示しである。センサ9a。
本実施例の光学系配置の模式図であり、マスク1、ウェ
ハ2上の物理光学素子3b、4bは便宜上、透過型レン
ズ素子として示しである。センサ9a。
9bは同一面上に形成され、それぞれに入射する光束1
0a、 10bはQa、Qbが集光点となるように、
グレーティングレンズ3b、4bの焦点距離f1゜f2
.f3.f4は設計されている。
0a、 10bはQa、Qbが集光点となるように、
グレーティングレンズ3b、4bの焦点距離f1゜f2
.f3.f4は設計されている。
このとき、第16図に示すようにそれぞれのセンサ上で
の光束の系をDl、D2とすると、D+ =P+ 12
Z+ l+α+ CP+、α1〉0)D2=P2
1ZZ21+α2 (P2.α2〉0)ここにZは
マスク11ウ工ハ2間隔値、Z2.Z2はそれぞれセン
サ9a、9b上で光束径が最小になる時のマスク1、ウ
ェハ2間隔値、P、、P2. α1゜α2は定数であ
る。これよりり、、D2を測定することによりマスク1
1ウ工ハ2間の間隔値Zは次式に示すように常に1値で
求まることがわかるこの様に光束径が最小になる時のマ
スク1、ウェハ2間隔値の異なる2つの光束を用いて間
隔測定をする事で、光束径の示す間隔値が2値になる事
を防ぎ、測定が簡易になる。
の光束の系をDl、D2とすると、D+ =P+ 12
Z+ l+α+ CP+、α1〉0)D2=P2
1ZZ21+α2 (P2.α2〉0)ここにZは
マスク11ウ工ハ2間隔値、Z2.Z2はそれぞれセン
サ9a、9b上で光束径が最小になる時のマスク1、ウ
ェハ2間隔値、P、、P2. α1゜α2は定数であ
る。これよりり、、D2を測定することによりマスク1
1ウ工ハ2間の間隔値Zは次式に示すように常に1値で
求まることがわかるこの様に光束径が最小になる時のマ
スク1、ウェハ2間隔値の異なる2つの光束を用いて間
隔測定をする事で、光束径の示す間隔値が2値になる事
を防ぎ、測定が簡易になる。
第17図は本発明の第6実施例の概略図である。
本実施例は2つ、の反射鏡25.26を利用した等倍結
像系の半導体素子製造用の露光装置に適用したものであ
る。同図においてはレチクルし面上のパターンを反射鏡
25及び26によりウェハW面上へ結像させる際、不図
示の露光系により照射された露光光束によりウェハW面
上にレチクル面上のパターンを焼き付けている。
像系の半導体素子製造用の露光装置に適用したものであ
る。同図においてはレチクルし面上のパターンを反射鏡
25及び26によりウェハW面上へ結像させる際、不図
示の露光系により照射された露光光束によりウェハW面
上にレチクル面上のパターンを焼き付けている。
これに対し、アラインメント系は光源10から出射され
た光束を投光レンズ11により平行光とし、レチクルし
面上のレチクルアラインメントパターン3Lを通過後、
反射鏡25.26を通り、ウェハアライメントパターン
4Wへ照射している。そしてウェハアライメントパター
ン4Wで反射されハーフミラ−19で更に反射させた後
、検出器8の検出面9へ導光している。このとき、レチ
クルアライメントパターン3L及びウェハアライメント
パターン4Wは、いずれも本発明に係る光学性質を有し
た物理光学素子であり、レチクルアラインメントパター
ンは凸レンズの作用を有し、−度点Q。で集光された光
束は反射鏡25.26により点Qへ集光する。
た光束を投光レンズ11により平行光とし、レチクルし
面上のレチクルアラインメントパターン3Lを通過後、
反射鏡25.26を通り、ウェハアライメントパターン
4Wへ照射している。そしてウェハアライメントパター
ン4Wで反射されハーフミラ−19で更に反射させた後
、検出器8の検出面9へ導光している。このとき、レチ
クルアライメントパターン3L及びウェハアライメント
パターン4Wは、いずれも本発明に係る光学性質を有し
た物理光学素子であり、レチクルアラインメントパター
ンは凸レンズの作用を有し、−度点Q。で集光された光
束は反射鏡25.26により点Qへ集光する。
ウェハアラインメントパターン4Wは凸面鏡の機能を持
ち点Qへ集光する光束を反射し、検出面9へ集光してい
る。
ち点Qへ集光する光束を反射し、検出面9へ集光してい
る。
このようにして検出される検出面9上の重心ずれ量△δ
からレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを、又検出
面9上の光束径を求めることによりレチクルLとウェハ
Wの間隔を前記実施例と同様に求めている。ここでレチ
クルLとウェハMとの間隔とはレチクルLからウェハM
までの光路長の事である。
からレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを、又検出
面9上の光束径を求めることによりレチクルLとウェハ
Wの間隔を前記実施例と同様に求めている。ここでレチ
クルLとウェハMとの間隔とはレチクルLからウェハM
までの光路長の事である。
第18図は本発明の第7実施例の概略図である。
本実施例は3つの反射鏡25a、26a、27を利用し
た縮少結像系の半導体素子製造用の露光装置に適用した
ものである。
た縮少結像系の半導体素子製造用の露光装置に適用した
ものである。
同図においてはレチクルL面上のパターンを反射鏡25
a、 26a、 27よりウェハW面上へAに縮少結像
している。このとき゛不図示の露光系により照射された
露光光束によりウェハW面上にレチクル面上のパターン
を焼き付けている。
a、 26a、 27よりウェハW面上へAに縮少結像
している。このとき゛不図示の露光系により照射された
露光光束によりウェハW面上にレチクル面上のパターン
を焼き付けている。
これに対し、アラインメント系は光源10から出射され
た光束を投光レンズ11により平行光とし、レチクルL
上にあるレチクルアラインメントパターン3Lを通過後
、反射鏡25a、 26a、 27を通り、ウェハアラ
イメントパターン4Wへ照射している。
た光束を投光レンズ11により平行光とし、レチクルL
上にあるレチクルアラインメントパターン3Lを通過後
、反射鏡25a、 26a、 27を通り、ウェハアラ
イメントパターン4Wへ照射している。
そしてウェハアライメントパターン4Wで反射されハー
フミラ−19で更に反射させた後、検出器8の検出面9
へ導光している。このとき、レチクルアライメントパタ
ーン3L及びウェハアライメントパターン4Wは、いず
れも本発明に係る前述の光学性質を有した物理光学素子
であり、レチクルアラインメントパターン3Lは凸レン
ズの作用を有し、−底点Q0で集光された光束は反射鏡
25a、 26a、 27により点Qへ集光する。ウェ
ハアラインメントパターン4Wは凸面鏡の機能を持ち点
Qへ集光する光束を反射し、検出面9へ集光している。
フミラ−19で更に反射させた後、検出器8の検出面9
へ導光している。このとき、レチクルアライメントパタ
ーン3L及びウェハアライメントパターン4Wは、いず
れも本発明に係る前述の光学性質を有した物理光学素子
であり、レチクルアラインメントパターン3Lは凸レン
ズの作用を有し、−底点Q0で集光された光束は反射鏡
25a、 26a、 27により点Qへ集光する。ウェ
ハアラインメントパターン4Wは凸面鏡の機能を持ち点
Qへ集光する光束を反射し、検出面9へ集光している。
このようにして検出される′検出面9上の光量の重心ず
れ量△δからレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを
、又検出面9上の光束径を求めることによりレチクルL
とウェハWの間隔を、前記実施例と同様に求めている。
れ量△δからレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを
、又検出面9上の光束径を求めることによりレチクルL
とウェハWの間隔を、前記実施例と同様に求めている。
第19図は本発明の第8実施例の概略図である。
本実施例は半導体素子製造用の縮少投影型の電子照射装
置に適用したものである。
置に適用したものである。
同図においてはエレクトロンガン32から出射した電子
ビームはブランキングプレート33を通り、第1コンデ
ンサーレンズ34、第2コンデンサーレンズ35及び第
3コンデンサーレンズ36により平行ビームとなり、レ
チクルLに照射される。レチクルL上は金属箔に図形状
の孔があいたパターンから構成され、それを通過した電
子線は第1プロジエクシヨンレンズ37、及び開口アラ
イメントコイル38、及び第2プロジエクシヨンレンズ
39によりウェハW面上にマスク図形の1/10縮小像
を結像する。
ビームはブランキングプレート33を通り、第1コンデ
ンサーレンズ34、第2コンデンサーレンズ35及び第
3コンデンサーレンズ36により平行ビームとなり、レ
チクルLに照射される。レチクルL上は金属箔に図形状
の孔があいたパターンから構成され、それを通過した電
子線は第1プロジエクシヨンレンズ37、及び開口アラ
イメントコイル38、及び第2プロジエクシヨンレンズ
39によりウェハW面上にマスク図形の1/10縮小像
を結像する。
一方、アライメント光学系は次のように設定されている
。即ち、アライメント用の光源10から出射した光束を
投光レンズ11により平行光とし、ミラー28によりレ
チクルL上のアラインメントパターン3Lを照射する。
。即ち、アライメント用の光源10から出射した光束を
投光レンズ11により平行光とし、ミラー28によりレ
チクルL上のアラインメントパターン3Lを照射する。
アラインメントパターン3Lにより平行光束は集光作用
を受は点Q0ヘミラー29で一度反射した後、集光する
。その後、ミラー30で方向を変換し、レンズ18によ
り再び集光光束となりハーフミラ−19及びミラー31
により方向を変換しながら点Qへ集光する。ウェハW上
に設けられたアラインメントパターン4Wは点Qへ集光
する光を反射し、ミラー31及びハーフミラ−19を通
り検出器8上の検出面9へ集光する。
を受は点Q0ヘミラー29で一度反射した後、集光する
。その後、ミラー30で方向を変換し、レンズ18によ
り再び集光光束となりハーフミラ−19及びミラー31
により方向を変換しながら点Qへ集光する。ウェハW上
に設けられたアラインメントパターン4Wは点Qへ集光
する光を反射し、ミラー31及びハーフミラ−19を通
り検出器8上の検出面9へ集光する。
このときレチクルアライメントパターンはレンズ18に
より、lO:1の縮小投影関係となるように設定されて
おり、電子線露光系と同倍率となっている。この為、レ
チクル上の図形とレチクルアライメントパターン3Lの
横ずれはl:1に対応している。
より、lO:1の縮小投影関係となるように設定されて
おり、電子線露光系と同倍率となっている。この為、レ
チクル上の図形とレチクルアライメントパターン3Lの
横ずれはl:1に対応している。
このようにして検出される検出面9上の光量の重心ずれ
量△δからレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを、
又検出面9上の光束径を求めることによりレチクルLと
ウェハWの間隔を、前記実施例と同様にして求めている
。
量△δからレチクルLとウェハWの位置ずれ量△σを、
又検出面9上の光束径を求めることによりレチクルLと
ウェハWの間隔を、前記実施例と同様にして求めている
。
以上の実施例に示したような、間隔の計測の際、間隔の
変動と、センサ上での光束の径は線形な関係にあると規
定する事の必要は無く、予め別の計測系で間隔に対応す
る光束の径の変化を測定しておき、非線形性を有する測
定データを本発明による間隔測定に利用してもよい。ま
た、間隔の変動の+、−符号の判定の為には、第3、第
5実施例のほかに、センサの位置を略光軸方向に微少に
動かす(ピエゾ素子等)を設けてもよい。
変動と、センサ上での光束の径は線形な関係にあると規
定する事の必要は無く、予め別の計測系で間隔に対応す
る光束の径の変化を測定しておき、非線形性を有する測
定データを本発明による間隔測定に利用してもよい。ま
た、間隔の変動の+、−符号の判定の為には、第3、第
5実施例のほかに、センサの位置を略光軸方向に微少に
動かす(ピエゾ素子等)を設けてもよい。
なお、本発明の適用は半導体製造装置の位置合わせ機構
に限定されるものではなく、例えば、ホログラムの露光
、再生時のホログラム素子セツティングの際の位置合わ
せ、多色印刷機械の位置会わせ、その他、光学部品、光
計測システムの調整時の位置合わせ、間隔測定など広(
適用可能である。間隔測定用光束としては、例えばマス
ク面入射光束がマスクグレーティングレンズで、0次以
外の次数で回折され、レンズ作用を受けた後、ウェハで
0次反射し、更にマスクを0次以外の次数で回折される
光束を用いてもよいし、或は、入射光束かマスクを0次
で透過し、ウェハ上グレーティングレンズで0次以外の
次数で回折、反射され、マスクを0次を含む所定の次数
で回折される光束を用いてもよい。
に限定されるものではなく、例えば、ホログラムの露光
、再生時のホログラム素子セツティングの際の位置合わ
せ、多色印刷機械の位置会わせ、その他、光学部品、光
計測システムの調整時の位置合わせ、間隔測定など広(
適用可能である。間隔測定用光束としては、例えばマス
ク面入射光束がマスクグレーティングレンズで、0次以
外の次数で回折され、レンズ作用を受けた後、ウェハで
0次反射し、更にマスクを0次以外の次数で回折される
光束を用いてもよいし、或は、入射光束かマスクを0次
で透過し、ウェハ上グレーティングレンズで0次以外の
次数で回折、反射され、マスクを0次を含む所定の次数
で回折される光束を用いてもよい。
以上説明した様に、光源手段により出射され第1物体及
び第2物体の少なくとも一方によって偏向されかつ第1
物体と第2物体との対向方向に垂直な方向に沿った位置
ずれに応じて入射位置が変化する前記位置検出用光束を
受光し、該受光された位置検出用光束の入射位置から第
1物体と第2物体との位置ずれを検出する位置検出手段
と、位置検出用光束の少なくとも一部を受光し、該光束
の入射位置における光束径より第1物体と第2物体との
間隔変化を検出する間隔検出手段と、を設けた事により
横方向相対位置検出用と間隔検出用の装置を少なくとも
一部共通化する事が可能になり、装置が簡素化できた。
び第2物体の少なくとも一方によって偏向されかつ第1
物体と第2物体との対向方向に垂直な方向に沿った位置
ずれに応じて入射位置が変化する前記位置検出用光束を
受光し、該受光された位置検出用光束の入射位置から第
1物体と第2物体との位置ずれを検出する位置検出手段
と、位置検出用光束の少なくとも一部を受光し、該光束
の入射位置における光束径より第1物体と第2物体との
間隔変化を検出する間隔検出手段と、を設けた事により
横方向相対位置検出用と間隔検出用の装置を少なくとも
一部共通化する事が可能になり、装置が簡素化できた。
第1図(A)は本発明の第1実施例に係る位置合わせ、
装置の概略図、 第1図(B)(C)は第1図(A)の装置における位置
合わせの手順のフローチャート、 第2図、第3図はグレーティングレンズのパワー配置の
説明図、 第4図は第1図(A)の装置における間隔変化と光束径
の関係図、 第5図はセンサからの光強度分布の出力の1例を示す図
、 第6図は第5図の光強度分布出力における2値化出力を
示す図、 第7図は本発明の第2実施例に係る位置合わせ装置の概
略図、 第8図は第7図の装置における光路図、第9図は本発明
の第3実施例に係る位置合わせ装置の概略図、 第10図は本発明の第4実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第11図は第10図の装置における光路図、第12図は
第10図の装置における位置合わせの手順のフローチャ
ート、 第13図(a)は本発明の第5実施例に係る位置合わせ
装置の概略図、 第13図(b) (c)は第13図(a)の装置に用い
られるアラインメントマークの図、 第14図、第15図は第13図(a)の装置における光
路図、 第16図は第13図(a)の装置における間隔変化と光
束径の関係図、 第17図は本発明の第6実施例に係る位置合わせ装置の
構成図、 第18図は本発明の第7実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第19図は本発明の第8実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第20図は従来例の説明図、 である。 図中 l:マスク 2:ウェハ 3a、4aニゲレーテイングレンズ 8二受光器 !O:光源 102:CPUである。 第 図 <8) (C) 第 1/ 図 第73図 ろ 第73図 (b) (C) ΔS 第7?図
装置の概略図、 第1図(B)(C)は第1図(A)の装置における位置
合わせの手順のフローチャート、 第2図、第3図はグレーティングレンズのパワー配置の
説明図、 第4図は第1図(A)の装置における間隔変化と光束径
の関係図、 第5図はセンサからの光強度分布の出力の1例を示す図
、 第6図は第5図の光強度分布出力における2値化出力を
示す図、 第7図は本発明の第2実施例に係る位置合わせ装置の概
略図、 第8図は第7図の装置における光路図、第9図は本発明
の第3実施例に係る位置合わせ装置の概略図、 第10図は本発明の第4実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第11図は第10図の装置における光路図、第12図は
第10図の装置における位置合わせの手順のフローチャ
ート、 第13図(a)は本発明の第5実施例に係る位置合わせ
装置の概略図、 第13図(b) (c)は第13図(a)の装置に用い
られるアラインメントマークの図、 第14図、第15図は第13図(a)の装置における光
路図、 第16図は第13図(a)の装置における間隔変化と光
束径の関係図、 第17図は本発明の第6実施例に係る位置合わせ装置の
構成図、 第18図は本発明の第7実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第19図は本発明の第8実施例に係る位置合わせ装置の
概略図、 第20図は従来例の説明図、 である。 図中 l:マスク 2:ウェハ 3a、4aニゲレーテイングレンズ 8二受光器 !O:光源 102:CPUである。 第 図 <8) (C) 第 1/ 図 第73図 ろ 第73図 (b) (C) ΔS 第7?図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 互いに対向する、相対位置関係を検出すべき第1物体及
び第2物体の方向に位置検出用の光束を射出する光源手
段と、 前記光源手段により出射され第1物体及び第2物体の少
なくとも一方によって偏向されかつ第1物体と第2物体
との前記対向方向に垂直な方向に沿った位置ずれに応じ
て入射位置が変化する前記位置検出用光束を受光し、該
受光された位置検出用光束の入射位置から第1物体と第
2物体との位置ずれを検出する位置検出手段と、 前記位置検出用光束の少なくとも一部を受光し、該光束
の入射位置における光束径より第1物体と第2物体との
間隔変化を検出する間隔検出手段と、を有することを特
徴とする位置関係検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226009A JPH0274811A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 位置関係検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226009A JPH0274811A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 位置関係検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0274811A true JPH0274811A (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=16838360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226009A Pending JPH0274811A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 位置関係検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0274811A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006115114A1 (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Kyoto Institute Of Technology | フレネルゾーンプレート及び該フレネルゾーンプレートを使用したx線顕微鏡 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226009A patent/JPH0274811A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006115114A1 (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Kyoto Institute Of Technology | フレネルゾーンプレート及び該フレネルゾーンプレートを使用したx線顕微鏡 |
JPWO2006115114A1 (ja) * | 2005-04-20 | 2008-12-18 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | フレネルゾーンプレート及び該フレネルゾーンプレートを使用したx線顕微鏡 |
JP4568801B2 (ja) * | 2005-04-20 | 2010-10-27 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | フレネルゾーンプレート及び該フレネルゾーンプレートを使用したx線顕微鏡 |
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