JPH0587528A - 光ヘテロダイン干渉計測方法及び計測装置 - Google Patents
光ヘテロダイン干渉計測方法及び計測装置Info
- Publication number
- JPH0587528A JPH0587528A JP3249205A JP24920591A JPH0587528A JP H0587528 A JPH0587528 A JP H0587528A JP 3249205 A JP3249205 A JP 3249205A JP 24920591 A JP24920591 A JP 24920591A JP H0587528 A JPH0587528 A JP H0587528A
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- Japan
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- phase
- phase difference
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヘテロダイン干渉測定をおこなう際、得られ
る測定信号のS/N比を向上させる。 【構成】 2つの回折格子(8、9)に、周波数が僅か
に異なり偏光面が互いに直交した4光束(28、29、
30、31)を左右から照射し、各々の回折格子から得
られる干渉光を基に光ヘテロダイン干渉測定をおこな
い、2つの回折格子の相対位置ずれ量を測定する。その
際、2つの回折格子の位相差を検出する位相差検出系を
複数配置し、それぞれの検出系より得られる信号を演算
器(22)により処理し、複数の位相差検出系より得ら
れた信号を平均化し測定値を得る。こうすることによ
り、ビート信号に含まれるランダムノイズの影響を低減
することができ、高精度の測定ができる。
る測定信号のS/N比を向上させる。 【構成】 2つの回折格子(8、9)に、周波数が僅か
に異なり偏光面が互いに直交した4光束(28、29、
30、31)を左右から照射し、各々の回折格子から得
られる干渉光を基に光ヘテロダイン干渉測定をおこな
い、2つの回折格子の相対位置ずれ量を測定する。その
際、2つの回折格子の位相差を検出する位相差検出系を
複数配置し、それぞれの検出系より得られる信号を演算
器(22)により処理し、複数の位相差検出系より得ら
れた信号を平均化し測定値を得る。こうすることによ
り、ビート信号に含まれるランダムノイズの影響を低減
することができ、高精度の測定ができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体上に
形成されている微細な電子回路パターンをウエハ等の第
2物体面上に露光転写する際のマスクやレチクル等の物
体とウエハ等の第2物体とのオートアライメント方法或
いは装置に関するものと、マスク、レチクル上のパター
ンをウエハ上に焼き付けた後のウエハ上の焼き付けパタ
ーンの重ね合わせ精度を計測する方法或いは装置に関す
るものである。
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体上に
形成されている微細な電子回路パターンをウエハ等の第
2物体面上に露光転写する際のマスクやレチクル等の物
体とウエハ等の第2物体とのオートアライメント方法或
いは装置に関するものと、マスク、レチクル上のパター
ンをウエハ上に焼き付けた後のウエハ上の焼き付けパタ
ーンの重ね合わせ精度を計測する方法或いは装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、特開昭62−58628号等に
記載されている、回折格子を位置合わせマークに用いた
光ヘテロダイン干渉法による従来の位置合わせ装置の原
理説明図である。
記載されている、回折格子を位置合わせマークに用いた
光ヘテロダイン干渉法による従来の位置合わせ装置の原
理説明図である。
【0003】2波長直交偏光レーザ133(以下、光源
133)からは、周波数が僅かに異なり、偏光面が互い
に直交する2光束が出射される。ここで、2つの光を式
で表すと以下のようになる。
133)からは、周波数が僅かに異なり、偏光面が互い
に直交する2光束が出射される。ここで、2つの光を式
で表すと以下のようになる。
【0004】 u1 = A・exp{i(ω1t+φ01)} (1) u2 = B・exp{i(ω2t+φ02)} (2) ここで、A、Bは振幅、ω1、ω2は角周波数、φ01、φ
02は初期位相である。
02は初期位相である。
【0005】これらの光はビームスプリッタ121によ
り2方向に分割される。ビームスプリット面を反射した
2光束は集光レンズ122により光センサ125に集光
され、光電変換されると、 I1 = A1 2+B1 2+2A1・B1・cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)} (3) で表されるビート信号I1となり位相差検出器126に入
力される。
り2方向に分割される。ビームスプリット面を反射した
2光束は集光レンズ122により光センサ125に集光
され、光電変換されると、 I1 = A1 2+B1 2+2A1・B1・cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)} (3) で表されるビート信号I1となり位相差検出器126に入
力される。
【0006】一方、ビームスプリット面を透過した2つ
の光はミラー123により方向を変えられ、偏光ビーム
スプリッタ124(以下、PBS124)により偏光面
の違いにより2方向に分割される。PBS124のPB
S面を透過した光L1はミラー223により方向を変え
られ、マスク128上の回折格子129と、ウエハ13
1上の回折格子130に照射される。同様に、PBS1
24のPBS面を反射した光L2はミラー323により
方向を変えられ、マスク128上の回折格子129と、
ウエハ131上の回折格子130に照射される。そして
マスク、及びウエハから回折された回折光をミラー42
3により方向を変え、集光レンズ222により光センサ
225に集光され、光電変換されると、 I2 = A2 2+B2 2+2A2・B2・cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2(φM-φW)} (4) で表されるビート信号となる。ここで、φM はマスクの
ある基準位置からのずれ量に相当する位相量であり、φ
W はウエハのある基準位置からのずれ量に相当する位相
量である。この式(4)で表されるビート信号I2を位
相差検出器126に入力すればI1とI2の位相差、 Δφ = 2(φM-φW) (5) を得る。このΔφは、マスクとウエハ相対位相差、即ち
マスクとウエハの相対位置ずれ量を表す値であり、Δφ
が0となるようにマスクステージ127とウエハステー
ジ132を相対移動させて、マスクとウエハの位置合わ
せを行う。
の光はミラー123により方向を変えられ、偏光ビーム
スプリッタ124(以下、PBS124)により偏光面
の違いにより2方向に分割される。PBS124のPB
S面を透過した光L1はミラー223により方向を変え
られ、マスク128上の回折格子129と、ウエハ13
1上の回折格子130に照射される。同様に、PBS1
24のPBS面を反射した光L2はミラー323により
方向を変えられ、マスク128上の回折格子129と、
ウエハ131上の回折格子130に照射される。そして
マスク、及びウエハから回折された回折光をミラー42
3により方向を変え、集光レンズ222により光センサ
225に集光され、光電変換されると、 I2 = A2 2+B2 2+2A2・B2・cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2(φM-φW)} (4) で表されるビート信号となる。ここで、φM はマスクの
ある基準位置からのずれ量に相当する位相量であり、φ
W はウエハのある基準位置からのずれ量に相当する位相
量である。この式(4)で表されるビート信号I2を位
相差検出器126に入力すればI1とI2の位相差、 Δφ = 2(φM-φW) (5) を得る。このΔφは、マスクとウエハ相対位相差、即ち
マスクとウエハの相対位置ずれ量を表す値であり、Δφ
が0となるようにマスクステージ127とウエハステー
ジ132を相対移動させて、マスクとウエハの位置合わ
せを行う。
【0007】また、露光装置として組み上げられた装置
の位置合わせ性能を実際に計測、評価するにはマスク上
に形成された微細なパターンをウエハ上に重ね合わせ焼
き付けして、ウエハ上のパターンでずれ量の測定を行う
ことによってなされていた。
の位置合わせ性能を実際に計測、評価するにはマスク上
に形成された微細なパターンをウエハ上に重ね合わせ焼
き付けして、ウエハ上のパターンでずれ量の測定を行う
ことによってなされていた。
【0008】例えば、図7に示すようにいわゆるバーニ
アパターンをウエハ上に露光形成してそのずれ量を顕微
鏡で拡大観察することにより、バーニア計測をする方法
が従来よりよく知られている。すなわち、図7の
(a),(b),(c)において、いずれのパターンも
ウエハ上に露光された例えばレジストパターンであり、
斜線を施した部分にレジストが存在している。図7の
(a),(b),(c)はX方向のずれ量のみを計測す
る手段を示している。この時パターン134とパターン
135は互いにバーニアを構成しており、バーニア1目
盛りは0.05μmに相当する。まずマスク(レチク
ル)でウエハ上に露光し、パターン134を形成した後
(現像し)、レジスト塗布し、更にパターン135が設
けられている第2のマスク(レチクル)で再びアライメ
ントをしたのち露光しパターン135を形成する。そし
て、アライメントした結果どの程度の誤差で第1のマス
ク(レチクル)と第2のマスク(レチクル)の重ね合わ
せがなされているかを134と135のパターンが共に
焼き付けられた図7(c)で示すようなウエハ上のパタ
ーンを顕微鏡で拡大観察して読みとり計測する。従来の
半導体露光装置の焼き付け重ね合わせ精度の測定は以上
のようになされていた。
アパターンをウエハ上に露光形成してそのずれ量を顕微
鏡で拡大観察することにより、バーニア計測をする方法
が従来よりよく知られている。すなわち、図7の
(a),(b),(c)において、いずれのパターンも
ウエハ上に露光された例えばレジストパターンであり、
斜線を施した部分にレジストが存在している。図7の
(a),(b),(c)はX方向のずれ量のみを計測す
る手段を示している。この時パターン134とパターン
135は互いにバーニアを構成しており、バーニア1目
盛りは0.05μmに相当する。まずマスク(レチク
ル)でウエハ上に露光し、パターン134を形成した後
(現像し)、レジスト塗布し、更にパターン135が設
けられている第2のマスク(レチクル)で再びアライメ
ントをしたのち露光しパターン135を形成する。そし
て、アライメントした結果どの程度の誤差で第1のマス
ク(レチクル)と第2のマスク(レチクル)の重ね合わ
せがなされているかを134と135のパターンが共に
焼き付けられた図7(c)で示すようなウエハ上のパタ
ーンを顕微鏡で拡大観察して読みとり計測する。従来の
半導体露光装置の焼き付け重ね合わせ精度の測定は以上
のようになされていた。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら前記
従来例では、ビート信号に諸々の要因(特に電気系ノイ
ズ)によるランダムノイズが混入し、測定精度に影響を
与える等の問題点があり、本発明は以上のような従来の
欠点を克服し、光学系のセッティングを容易にし、計測
精度を向上した光ヘテロダイン計測方法及び計測装置を
提供する
従来例では、ビート信号に諸々の要因(特に電気系ノイ
ズ)によるランダムノイズが混入し、測定精度に影響を
与える等の問題点があり、本発明は以上のような従来の
欠点を克服し、光学系のセッティングを容易にし、計測
精度を向上した光ヘテロダイン計測方法及び計測装置を
提供する
【0010】
【課題を解決するための手段】図5に於いて、隣接して
設けられた2つの回折格子8、9へ、角周波数がω1で
S波の光u3、角周波数ω2 でP波の光u4を左から、角周
波数ω1 でP波の光u5、角周波数ω2 でS波の光u6を右
から照射する。
設けられた2つの回折格子8、9へ、角周波数がω1で
S波の光u3、角周波数ω2 でP波の光u4を左から、角周
波数ω1 でP波の光u5、角周波数ω2 でS波の光u6を右
から照射する。
【0011】 u3 = exp{i(ω1t+φ01)} (6) u4 = exp{i(ω2t+φ02)} (7) u5 = exp{i(ω1t+φ01)} (8) u6 = exp{i(ω2t+φ02)} (9) となる。ここで、φ01、φ02は初期位相である。(図5
中でu3、u4、u5、u6は、光28、29、30、31に対
応する)照射光u3、u4、u5、u6に対する2つの回折格子
からの回折光は、以下に示すように8種類の回折光が得
られる。
中でu3、u4、u5、u6は、光28、29、30、31に対
応する)照射光u3、u4、u5、u6に対する2つの回折格子
からの回折光は、以下に示すように8種類の回折光が得
られる。
【0012】 u7 = A1・exp{i(ω1t+φ01-φa)} (10) u8 = B1・exp{i(ω2t+φ02-φa)} (11) u9 = A2・exp{i(ω1t+φ01+φa)} (12) u10 = B2・exp{i(ω2t+φ02+φa)} (13) u11 = A3・exp{i(ω1t+φ01-φb)} (14) u12 = B3・exp{i(ω2t+φ02-φb)} (15) u13 = A4・exp{i(ω1t+φ01+φb)} (16) u14 = B4・exp{i(ω2t+φ02+φb)} (17) ここで、A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4は振幅、φ
a 、φb は回折格子8、9のある基準位置からのずれ量
に相当する位相量である。(u7、u10 、u11 、u14はS
偏光の光、u8、u9、u12 、u13 はP偏光の光であり、図
5中で、u7、u8、u9、u10 、u11 、u12 、u13、u14
は、光32、33、34、35、36、37、38、3
9に対応する)これらの回折光をミラー12で方向を変
え、PBS13により偏光面の違いにより2方向に分割
する。PBS13のPBS面を透過した、u7、u10 、u
11 、u14 の回折光のうち、さらにエッジミラー15で
同一の回折格子から回折された光どうし、u7とu10 、u
11 とu14 に分割し、光センサ18、19で以下に示す
ようなビート信号を得て、 I3 = A12+B22+2A1・B2cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2φa} (18) I4 = A32+B42+2A3・B4cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2φb} (19) 位相差検出器21に入力し、2つのビート信号I3、I4間の
位相差、 Δφ1 = 2(φbーφa)+φe1 (20) を得る。ここで、φe1は電気系等からビート信号に混入
するランダムノイズである。
a 、φb は回折格子8、9のある基準位置からのずれ量
に相当する位相量である。(u7、u10 、u11 、u14はS
偏光の光、u8、u9、u12 、u13 はP偏光の光であり、図
5中で、u7、u8、u9、u10 、u11 、u12 、u13、u14
は、光32、33、34、35、36、37、38、3
9に対応する)これらの回折光をミラー12で方向を変
え、PBS13により偏光面の違いにより2方向に分割
する。PBS13のPBS面を透過した、u7、u10 、u
11 、u14 の回折光のうち、さらにエッジミラー15で
同一の回折格子から回折された光どうし、u7とu10 、u
11 とu14 に分割し、光センサ18、19で以下に示す
ようなビート信号を得て、 I3 = A12+B22+2A1・B2cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2φa} (18) I4 = A32+B42+2A3・B4cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)+2φb} (19) 位相差検出器21に入力し、2つのビート信号I3、I4間の
位相差、 Δφ1 = 2(φbーφa)+φe1 (20) を得る。ここで、φe1は電気系等からビート信号に混入
するランダムノイズである。
【0013】同様に、PBS13のPBS面を反射した
P波の光u8、u9、u12 、u13 もエッジミラー14により
u8とu9、u12 とu13 に分割され、光センサ16、17で
以下に示すようなビート信号を得て、 I5 = A22+B12+2A1・B1cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)-2φa} (21) I6 = A42+B32+2A4・B3cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)-2φb} (22) 位相差検出器20に入力し、2つのビート信号I5、I6間の
位相差、 Δφ2 = -2(φbーφa)+φe2 (23) を得る。ここで、φe2は電気系等からビート信号に混入
するランダムノイズである。2つの位相差検出器20、
21から得られるΔφe1、Δφe2を演算器22に入力
し、2つの信号の平均をとれば、 (Δφe1-Δφe2)/2 = 2(φbーφa)+(φe1-φe2)/2 (24) となり、ランダムノイズの影響が小さくなり、高精度の
測定がおこなえる。
P波の光u8、u9、u12 、u13 もエッジミラー14により
u8とu9、u12 とu13 に分割され、光センサ16、17で
以下に示すようなビート信号を得て、 I5 = A22+B12+2A1・B1cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)-2φa} (21) I6 = A42+B32+2A4・B3cos{(ω2-ω1)t+(φ02-φ01)-2φb} (22) 位相差検出器20に入力し、2つのビート信号I5、I6間の
位相差、 Δφ2 = -2(φbーφa)+φe2 (23) を得る。ここで、φe2は電気系等からビート信号に混入
するランダムノイズである。2つの位相差検出器20、
21から得られるΔφe1、Δφe2を演算器22に入力
し、2つの信号の平均をとれば、 (Δφe1-Δφe2)/2 = 2(φbーφa)+(φe1-φe2)/2 (24) となり、ランダムノイズの影響が小さくなり、高精度の
測定がおこなえる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す図で、
マスクとウエハ上に設けられた回折格子の相対位相ずれ
量を高精度に検出し、マスクとウエハの相対位置合わせ
をする装置である。
マスクとウエハ上に設けられた回折格子の相対位相ずれ
量を高精度に検出し、マスクとウエハの相対位置合わせ
をする装置である。
【0015】ゼーマンレーザ1からは、同じ光軸上にあ
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
【0016】 u1 = exp{i(ω1tφ01)} (25) u2 = exp{i(ω2tφ02)} (26) ここで、ω1 、ω2 は角周波数、φ01、φ02は初期位相
である。(u1はS偏光の光、u2はP偏光の光であり、図
1中でu1は光26、u2は光27である)2つの光u1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、ビームスプリッタ4に入射する。ビームスプ
リッタ4に入射した2つのu1、u2はBS面で左右に分割
される。BS膜を反射した2光束は、λ/2板5を通過
し、u15 、u16 となり、(図1中で、u15 は光28、u
16 は光29である)ミラー6により進行方向を変えら
れ、ウエハ10上の回折格子8とウエハ11上の回折格
子9に照射される。一方、BS膜を透過したu17、u18
(図1中で、u17 は光30、u18 は光31である)はミ
ラー7により進行方向を変えられ、マスク10上の回折
格子8とウエハ11上の回折格子9に照射される。前記
4つの照射光は、回折格子8、9で回折し、それぞれの
回折光を式で表すと以下のようになる。
である。(u1はS偏光の光、u2はP偏光の光であり、図
1中でu1は光26、u2は光27である)2つの光u1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、ビームスプリッタ4に入射する。ビームスプ
リッタ4に入射した2つのu1、u2はBS面で左右に分割
される。BS膜を反射した2光束は、λ/2板5を通過
し、u15 、u16 となり、(図1中で、u15 は光28、u
16 は光29である)ミラー6により進行方向を変えら
れ、ウエハ10上の回折格子8とウエハ11上の回折格
子9に照射される。一方、BS膜を透過したu17、u18
(図1中で、u17 は光30、u18 は光31である)はミ
ラー7により進行方向を変えられ、マスク10上の回折
格子8とウエハ11上の回折格子9に照射される。前記
4つの照射光は、回折格子8、9で回折し、それぞれの
回折光を式で表すと以下のようになる。
【0017】 u15a = A1・exp{i(ω1t+φ01ーφa)} (27) u16a = B1・exp{i(ω2t+φ02ーφa)} (28) u17a = A2・exp{i(ω1t+φ01+φa)} (29) u18a = B2・exp{i(ω2t+φ02+φa)} (30) u15b = A3・exp{i(ω1t+φ01-φb)} (31) u16b = B3・exp{i(ω2t+φ02ーφb)} (32) u17b = A4・exp{i(ω1t+φ01+φb)} (33) u18b = B4・exp{i(ω2t+φ02+φb)} (34) ここで、A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4は振幅、φa
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図1中でu15a、u16a、u
17a、u18a、u15b、u16b、u17b、u18bはそれぞれ光3
2、33、34、35、36、37、38、39に対応
する)これらの回折光はミラー12により方向を変えら
れ、PBS13で2方向に分割される。PBS面を透過
する回折光は、u15a、u18a、u15b、u18bであり、エ
ッジミラー15により同一の回折格子から回折した光毎
に分割され、u15a、u18aは透過しu15b、u18bは反射
し光センサ18、19で光電変換され、 I7 = A1 2+B2 2+2A1B2・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φa} (35) I8 = A3 2+B4 2+2A3B4・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φb} (36) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器21によ
りI7、I8間の位相差、 △φ3 = 2(φb-φa)+φe3 (37) が求められ、2(φb ーφa )は、回折格子8、9の相
対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe3は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。 同様に、PBS13のPBS面をを反射し
た回折光は、u16a、u17a、u16b、u17bであり、エッジミ
ラー14により同一の回折格子から回折した光毎に分割
され、u16a、u17aは透過しu16b、u17bは反射し光センサ
16、17で光電変換され、 I9 = A2 2+B1 2+2A2B1・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φa} (38) I10 = A4 2+B3 2+2A4B3・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φb} (39) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器20により
I9、I10間の位相差、 △φ4 = -2(φb-φa)+φe4 (40) が求められ、−2(φb ーφa )は、回折格子8、9の
相対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe4は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。上記のように、2系統の位相差検出系より得
られた回折格子8、9の相対位相量△φ3、△φ4を演算
器22に入力し、 (△φ3ー△φ4)/2 =2(φb-φa)+(φe3ーφe4)/2 (41) を得る。よって、マスクとウエハの相対位置ずれ量を示
すビート信号の位相ずれ量は式(41)で示されるよう
にランダムノイズが(φe3ーφe4)/2となり平均化さ
れ、この位相ずれ量をコントローラ23に入力し、アク
チュエータ24、25にフィードバックをかければマス
クとウエハの相対位置合わせが精度よくおこなえる。
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図1中でu15a、u16a、u
17a、u18a、u15b、u16b、u17b、u18bはそれぞれ光3
2、33、34、35、36、37、38、39に対応
する)これらの回折光はミラー12により方向を変えら
れ、PBS13で2方向に分割される。PBS面を透過
する回折光は、u15a、u18a、u15b、u18bであり、エ
ッジミラー15により同一の回折格子から回折した光毎
に分割され、u15a、u18aは透過しu15b、u18bは反射
し光センサ18、19で光電変換され、 I7 = A1 2+B2 2+2A1B2・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φa} (35) I8 = A3 2+B4 2+2A3B4・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φb} (36) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器21によ
りI7、I8間の位相差、 △φ3 = 2(φb-φa)+φe3 (37) が求められ、2(φb ーφa )は、回折格子8、9の相
対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe3は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。 同様に、PBS13のPBS面をを反射し
た回折光は、u16a、u17a、u16b、u17bであり、エッジミ
ラー14により同一の回折格子から回折した光毎に分割
され、u16a、u17aは透過しu16b、u17bは反射し光センサ
16、17で光電変換され、 I9 = A2 2+B1 2+2A2B1・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φa} (38) I10 = A4 2+B3 2+2A4B3・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φb} (39) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器20により
I9、I10間の位相差、 △φ4 = -2(φb-φa)+φe4 (40) が求められ、−2(φb ーφa )は、回折格子8、9の
相対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe4は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。上記のように、2系統の位相差検出系より得
られた回折格子8、9の相対位相量△φ3、△φ4を演算
器22に入力し、 (△φ3ー△φ4)/2 =2(φb-φa)+(φe3ーφe4)/2 (41) を得る。よって、マスクとウエハの相対位置ずれ量を示
すビート信号の位相ずれ量は式(41)で示されるよう
にランダムノイズが(φe3ーφe4)/2となり平均化さ
れ、この位相ずれ量をコントローラ23に入力し、アク
チュエータ24、25にフィードバックをかければマス
クとウエハの相対位置合わせが精度よくおこなえる。
【0018】図2は、本発明の第2の実施例を示す図
で、2回の露光でウエハ上に焼き付けられた2つの回折
格子の相対位相ずれ量を高精度に検出し、マスクとウエ
ハの相対位置合わせ装置の性能を検定する装置である。
で、2回の露光でウエハ上に焼き付けられた2つの回折
格子の相対位相ずれ量を高精度に検出し、マスクとウエ
ハの相対位置合わせ装置の性能を検定する装置である。
【0019】ゼーマンレーザ1からは、同じ光軸上にあ
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
【0020】 u1 = exp{i(ω1t+φ01)} (42) u2 = exp{i(ω2t+φ02)} (43) ここで、ω1 、ω2 は角周波数、φ01、φ02は初期位相
である。(u1はS偏光の光、u2はP偏光の光であり、図
2中でu1は光26、u2は光27である)2つの光u1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、ビームスプリッタ4に入射する。ビームスプ
リッタ4に入射した2つのu1、u2はBS面で左右に分割
される。BS膜を反射した2光束は、λ/2板5を通過
し、u15 、u16 となり、(図2中で、u15 は光28、u
16 は光29である)ミラー6により進行方向を変えら
れ、ウエハ11上の2つの回折格子8、9に照射され
る。一方、BS膜を透過したu17 、u18 (図2中で、u
17 は光30、u18 は光31である)はミラー7により
進行方向を変えられ、ウエハ11上の2つの回折格子
8、9に照射される。前記4つの照射光は、回折格子
8、9で回折し、それぞれの回折光を式で表すと以下の
ようになる。
である。(u1はS偏光の光、u2はP偏光の光であり、図
2中でu1は光26、u2は光27である)2つの光u1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、ビームスプリッタ4に入射する。ビームスプ
リッタ4に入射した2つのu1、u2はBS面で左右に分割
される。BS膜を反射した2光束は、λ/2板5を通過
し、u15 、u16 となり、(図2中で、u15 は光28、u
16 は光29である)ミラー6により進行方向を変えら
れ、ウエハ11上の2つの回折格子8、9に照射され
る。一方、BS膜を透過したu17 、u18 (図2中で、u
17 は光30、u18 は光31である)はミラー7により
進行方向を変えられ、ウエハ11上の2つの回折格子
8、9に照射される。前記4つの照射光は、回折格子
8、9で回折し、それぞれの回折光を式で表すと以下の
ようになる。
【0021】 u15a = A1・exp{i(ω1t+φ01ーφa)} (44) u16a = B1・exp{i(ω2t+φ02ーφa)} (45) u17a = A2・exp{i(ω1t+φ01+φa)} (46) u18a = B2・exp{i(ω2t+φ02+φa)} (47) u15b = A3・exp{i(ω1t+φ01-φb)} (48) u16b = B3・exp{i(ω2t+φ02ーφb)} (49) u17b = A4・exp{i(ω1t+φ01+φb)} (50) u18b = B4・exp{i(ω2t+φ02+φb)} (51) ここで、A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4は振幅、φa
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図2中でu15a、u16a、u
17a、u18a、u15b、u16b、u17b、u18bはそれぞれ光3
2、33、34、35、36、37、38、39に対応
する)これらの回折光はミラー12により方向を変えら
れ、PBS13で2方向に分割される。PBS面を透過
する回折光は、u15a、u18a、u15b、u18bであり、エッジ
ミラー15により同一の回折格子から回折した光毎に分
割され、u15a、u18aは透過しu15b、u18bは反射し光セン
サ18、19で光電変換され、 I7 = A1 2+B2 2+2A1B2・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φa} (52) I8 = A3 2+B4 2+2A3B4・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φb} (53) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器21によ
りI7、I8間の位相差、 △φ3 = 2(φb-φa)+φe3 (54) が求められ、2(φb ーφa )は、回折格子8、9の相
対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe3は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。 同様に、PBS13のPBS面をを反射し
た回折光は、u16a、u17a、u16b、u17bであり、エッジミ
ラー14により同一の回折格子から回折した光毎に分割
され、u16a、u17aは透過しu16b、u17bは反射し光センサ
16、17で光電変換され、 I9 = A2 2+B1 2+2A2B1・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φa} (55) I10 = A4 2+B3 2+2A4B3・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φb} (56) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器20により
I9、I10 間の位相差、 △φ4 = -2(φb-φa)+φe4 (57) が求められ、ー2(φb ーφa )は、回折格子8、9の
相対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe4は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。上記のように、2系統の位相差検出系より得
られた回折格子8、9の相対位相量△φ3、△φ4を演算
器22に入力し、 (△φ3ー△φ4)/2 =2(φb-φa)+(φe3ーφe4)/2 (58) を得る。よって、ウエハ11上の2つの回折格子8、9
の相対位置ずれ量を示すビート信号の位相ずれ量は式
(58)で示されるようにランダムノイズが(φe3ーφ
e4)/2となり平均化され、高精度の測定がおこなえ
る。
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図2中でu15a、u16a、u
17a、u18a、u15b、u16b、u17b、u18bはそれぞれ光3
2、33、34、35、36、37、38、39に対応
する)これらの回折光はミラー12により方向を変えら
れ、PBS13で2方向に分割される。PBS面を透過
する回折光は、u15a、u18a、u15b、u18bであり、エッジ
ミラー15により同一の回折格子から回折した光毎に分
割され、u15a、u18aは透過しu15b、u18bは反射し光セン
サ18、19で光電変換され、 I7 = A1 2+B2 2+2A1B2・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φa} (52) I8 = A3 2+B4 2+2A3B4・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)+2φb} (53) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器21によ
りI7、I8間の位相差、 △φ3 = 2(φb-φa)+φe3 (54) が求められ、2(φb ーφa )は、回折格子8、9の相
対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe3は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。 同様に、PBS13のPBS面をを反射し
た回折光は、u16a、u17a、u16b、u17bであり、エッジミ
ラー14により同一の回折格子から回折した光毎に分割
され、u16a、u17aは透過しu16b、u17bは反射し光センサ
16、17で光電変換され、 I9 = A2 2+B1 2+2A2B1・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φa} (55) I10 = A4 2+B3 2+2A4B3・cos{(ω2ーω1)t+(φ2ーφ1)-2φb} (56) と表されるビート信号が得られ、位相差検出器20により
I9、I10 間の位相差、 △φ4 = -2(φb-φa)+φe4 (57) が求められ、ー2(φb ーφa )は、回折格子8、9の
相対位置ずれ量に相当する位相量であり、φe4は光セン
サ、位相差検出器などの電気系統から入るランダムノイ
ズである。上記のように、2系統の位相差検出系より得
られた回折格子8、9の相対位相量△φ3、△φ4を演算
器22に入力し、 (△φ3ー△φ4)/2 =2(φb-φa)+(φe3ーφe4)/2 (58) を得る。よって、ウエハ11上の2つの回折格子8、9
の相対位置ずれ量を示すビート信号の位相ずれ量は式
(58)で示されるようにランダムノイズが(φe3ーφ
e4)/2となり平均化され、高精度の測定がおこなえ
る。
【0022】図3は、本発明の第3の実施例を示す図
で、マスクとウエハにそれぞれ設けられた回折格子の相
対位相ずれ量を測定することで、マスクとウエハの相対
位置合わせをする装置の原理説明図である。
で、マスクとウエハにそれぞれ設けられた回折格子の相
対位相ずれ量を測定することで、マスクとウエハの相対
位置合わせをする装置の原理説明図である。
【0023】ゼーマンレーザ1からは、同じ光軸上にあ
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
【0024】 u1 = exp{i(ω1tφ01)} (59) u2 = exp{i(ω2tφ02)} (60) ここで、ω1 、ω2 は角周波数、φ01、φ02は初期位相
である。(u1はP偏光の光、u2はS偏光の光であり、図
3中で、u1は光26、u2は光27である)2つのu1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、PBSとミラーが一体となった若葉プリズム
40(以後プリズム40と呼ぶ)に入射する。プリズム
40に入射した2つのu1、u2はプリズム中央のPBS面
で左右に分割される。PBS膜を反射したu1はミラー
(プリズム4のBC面)により進行方向を変えられ、マ
スク10上の回折格子8とウエハ11上の回折格子9に
照射される。一方、PBS膜を透過したu2はミラー(プ
リズム40のFE面)により進行方向を変えられ、マス
ク10上の回折格子8とウエハ11上の回折格子9に照
射される。2つの照射光は回折格子8、9で回折し、特
定次数の回折光を得る。それぞれの回折光を式で表すと
以下のようになる。
である。(u1はP偏光の光、u2はS偏光の光であり、図
3中で、u1は光26、u2は光27である)2つのu1、u2
はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ3
を通過し、PBSとミラーが一体となった若葉プリズム
40(以後プリズム40と呼ぶ)に入射する。プリズム
40に入射した2つのu1、u2はプリズム中央のPBS面
で左右に分割される。PBS膜を反射したu1はミラー
(プリズム4のBC面)により進行方向を変えられ、マ
スク10上の回折格子8とウエハ11上の回折格子9に
照射される。一方、PBS膜を透過したu2はミラー(プ
リズム40のFE面)により進行方向を変えられ、マス
ク10上の回折格子8とウエハ11上の回折格子9に照
射される。2つの照射光は回折格子8、9で回折し、特
定次数の回折光を得る。それぞれの回折光を式で表すと
以下のようになる。
【0025】 u19a = A1・exp{i(ω1t+φ01+φa)} (61) u20a = A2・exp{i(ω1t+φ01ー3φa)} (62) u21a = A3・exp{i(ω2t+φ02-φa)} (63) u22a = A4・exp{i(ω2t+φ02+3φa)} (64) u19b = B1・exp{i(ω1t+φ01+φb)} (65) u20b = B2・exp{i(ω1t+φ01-3φb)} (66) u21b = B3・exp{i(ω2t+φ02-φb)} (67) u22b = B4・exp{i(ω2t+φ02+3φb)} (68) ここで、A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4は振幅、φa
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図3中で、u19a、u20a、
u21a、u22a、u19b、u20b、u21b、u22bは光45、46、
47、48、49、50、51、52に対応する)これ
らの回折光のうち、u20a、u21a、u20b、u21bはミラー4
1方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム43で
同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて干
渉させ、続いてエッジミラー15により2方向に分割
し、光センサ18、19で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I11 = A2 2+A3 2+2A2・A3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (69) I12 = B2 2+B3 2+2B2・B3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (70) 位相検出器21により2つのビート信号I11 、I12 間の
位相差、 Δφ5 = 2(φb-φa)+φe5 (71) を得る。ここで、φe5はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図3中で、u19a、u20a、
u21a、u22a、u19b、u20b、u21b、u22bは光45、46、
47、48、49、50、51、52に対応する)これ
らの回折光のうち、u20a、u21a、u20b、u21bはミラー4
1方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム43で
同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて干
渉させ、続いてエッジミラー15により2方向に分割
し、光センサ18、19で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I11 = A2 2+A3 2+2A2・A3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (69) I12 = B2 2+B3 2+2B2・B3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (70) 位相検出器21により2つのビート信号I11 、I12 間の
位相差、 Δφ5 = 2(φb-φa)+φe5 (71) を得る。ここで、φe5はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。
【0026】同様に、u19a、u22a、u19b、u22bはミラー
42方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム44
で同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて
干渉させ、続いてエッジミラー14により2方向に分割
し、光センサ16、17で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I13 = A1 2+A4 2+2A1・A4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (71) I14 = B1 2+B4 2+2B1・B4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (72) 位相検出器20により2つのビート信号I13 、I14 間の
位相差、 Δφ6 = 2(φb-φa)+φe6 (73) を得る。ここで、φe6はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。上記のよう
に、2系統の位相差検出系より得られる位相量Δφ5 、
Δφ6 を演算器22に入力し、 (Δφ5+Δφ6)/2 = 2(φb-φa)+(φe5+φe6)/2 (74) を得る。よって、マスクとウエハの相対位置ずれ量を示
すビート信号間の位相差は式(74)で示されるように
ランダムノイズが(φe5+φe6)/2となり平均化され
る。そして、式(74)で示される位相ずれ量をコント
ローラ23に入力し、アクチュエータ24、25にフィ
ードバックをかければマスクとウエハの相対位置合わせ
が精度よくおこなえる。
42方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム44
で同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて
干渉させ、続いてエッジミラー14により2方向に分割
し、光センサ16、17で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I13 = A1 2+A4 2+2A1・A4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (71) I14 = B1 2+B4 2+2B1・B4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (72) 位相検出器20により2つのビート信号I13 、I14 間の
位相差、 Δφ6 = 2(φb-φa)+φe6 (73) を得る。ここで、φe6はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。上記のよう
に、2系統の位相差検出系より得られる位相量Δφ5 、
Δφ6 を演算器22に入力し、 (Δφ5+Δφ6)/2 = 2(φb-φa)+(φe5+φe6)/2 (74) を得る。よって、マスクとウエハの相対位置ずれ量を示
すビート信号間の位相差は式(74)で示されるように
ランダムノイズが(φe5+φe6)/2となり平均化され
る。そして、式(74)で示される位相ずれ量をコント
ローラ23に入力し、アクチュエータ24、25にフィ
ードバックをかければマスクとウエハの相対位置合わせ
が精度よくおこなえる。
【0027】図4は、本発明の第4の実施例を示す図
で、2回の露光によりウエハ上にに焼き付けられた2つ
の回折光子の相対位相ずれ量を測定することで、マスク
とウエハの相対位置合わせをする装置の性能を検定する
装置の原理説明図である。
で、2回の露光によりウエハ上にに焼き付けられた2つ
の回折光子の相対位相ずれ量を測定することで、マスク
とウエハの相対位置合わせをする装置の性能を検定する
装置の原理説明図である。
【0028】ゼーマンレーザ1からは、同じ光軸上にあ
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
り、偏光面が互いに直行し、僅かに周波数が異なる2つ
の光u1、u2が発せられる。
【0029】 u1 = exp{i(ω1t+φ01)} (75) u2 = exp{i(ω2t+φ02)} (76) ここで、ω1 、ω2 は角周波数、φ01、φ02は初期位相
である。(u1はP偏光の光、u2はS偏光の光であり、図
4中で、u1は光26、u2は光27である) 2つのu1、
u2はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ
3を通過し、PBSとミラーが一体となった若葉プリズ
ム40(以後プリズム40と呼ぶ)に入射する。プリズ
ム40に入射した2つのu1、u2はプリズム中央のPBS
面で左右に分割される。PBS膜を反射したu1はミラー
(プリズム4のBC面)により進行方向を変えられ、ウ
エハ11上の回折格子8、9に照射される。一方、PB
S膜を透過したu2はミラー(プリズム40のFE面)に
より進行方向を変えられ、ウエハ11上の回折格子8、
9に照射される。2つの照射光は回折格子8、9で回折
し、特定次数の回折光を得る。それぞれの回折光を式で
表すと以下のようになる。
である。(u1はP偏光の光、u2はS偏光の光であり、図
4中で、u1は光26、u2は光27である) 2つのu1、
u2はミラー2により方向を変えられ、コリメータレンズ
3を通過し、PBSとミラーが一体となった若葉プリズ
ム40(以後プリズム40と呼ぶ)に入射する。プリズ
ム40に入射した2つのu1、u2はプリズム中央のPBS
面で左右に分割される。PBS膜を反射したu1はミラー
(プリズム4のBC面)により進行方向を変えられ、ウ
エハ11上の回折格子8、9に照射される。一方、PB
S膜を透過したu2はミラー(プリズム40のFE面)に
より進行方向を変えられ、ウエハ11上の回折格子8、
9に照射される。2つの照射光は回折格子8、9で回折
し、特定次数の回折光を得る。それぞれの回折光を式で
表すと以下のようになる。
【0030】 u19a = A1・exp{i(ω1t+φ01+φa)} (77) u20a = A2・exp{i(ω1t+φ01ー3φa)} (78) u21a = A3・exp{i(ω2t+φ02-φa)} (79) u22a = A4・exp{i(ω2t+φ02+3φa)} (80) u19b = B1・exp{i(ω1t+φ01+φb)} (81) u20b = B2・exp{i(ω1t+φ01-3φb)} (82) u21b = B3・exp{i(ω2t+φ02-φb)} (83) u22b = B4・exp{i(ω2t+φ02+3φb)} (84) ここで、A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4は振幅、φa
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図4中で、u19a、u20a、
u21a、u22a、u19b、u20b、u21b、u22bは光45、46、
47、48、49、50、51、52に対応する)これ
らの回折光のうち、u20a、u21a、u20b、u21bはミラー4
1方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム43で
同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて干
渉させ、続いてエッジミラー15により2方向に分割
し、光センサ18、19で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I11 = A2 2+A3 2+2A2・A3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (85) I12 = B2 2+B3 2+2B2・B3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (86) 位相検出器21により2つのビート信号I11 、I12間の位
相差、 Δφ5 = 2(φb-φa)+φe5 (87) を得る。ここで、φe5はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。
は回折格子8の、ある規準位置からのずれ量に相当する
位相量、φb は回折格子9の、ある規準位置からのずれ
量に相当する位相量である。(図4中で、u19a、u20a、
u21a、u22a、u19b、u20b、u21b、u22bは光45、46、
47、48、49、50、51、52に対応する)これ
らの回折光のうち、u20a、u21a、u20b、u21bはミラー4
1方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム43で
同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて干
渉させ、続いてエッジミラー15により2方向に分割
し、光センサ18、19で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I11 = A2 2+A3 2+2A2・A3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (85) I12 = B2 2+B3 2+2B2・B3・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (86) 位相検出器21により2つのビート信号I11 、I12間の位
相差、 Δφ5 = 2(φb-φa)+φe5 (87) を得る。ここで、φe5はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。
【0031】同様に、u19a、u22a、u19b、u22bはミラー
42方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム44
で同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて
干渉させ、続いてエッジミラー14により2方向に分割
し、光センサ16、17で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I13 = A1 2+A4 2+2A1・A4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (88) I14 = B1 2+B4 2+2B1・B4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (89) 位相検出器20により2つのビート信号I13 、I14間の位
相差、 Δφ6 = 2(φb-φa)+φe6 (90) を得る。ここで、φe6はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。上記のよう
に、2系統の位相差検出系より得られる位相量Δφ5 、
Δφ6 を演算器22に入力し、 (Δφ5+Δφ6)/2 = 2(φb-φa)+(φe5+φe6)/2 (91) を得る。よって、ウエハ11上の2つの回折光子間の相
対位置ずれ量を示すビート信号間の位相差は式(91)
で示されるようにランダムノイズが(φe5+φe6)/2
となり平均化され、高精度の測定がおこなえる。
42方向に回折し、方向を変えられ複屈折プリズム44
で同一の回折格子より回折した光同志を偏光面を揃えて
干渉させ、続いてエッジミラー14により2方向に分割
し、光センサ16、17で光電変換し以下の式で表され
る2つのビート信号を得て、 I13 = A1 2+A4 2+2A1・A4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φa} (88) I14 = B1 2+B4 2+2B1・B4・cos{(ω2-ω1)t+(φ2-φ1)+2φb} (89) 位相検出器20により2つのビート信号I13 、I14間の位
相差、 Δφ6 = 2(φb-φa)+φe6 (90) を得る。ここで、φe6はビート信号に混入するランダム
ノイズ(主に電気系等のノイズ)である。上記のよう
に、2系統の位相差検出系より得られる位相量Δφ5 、
Δφ6 を演算器22に入力し、 (Δφ5+Δφ6)/2 = 2(φb-φa)+(φe5+φe6)/2 (91) を得る。よって、ウエハ11上の2つの回折光子間の相
対位置ずれ量を示すビート信号間の位相差は式(91)
で示されるようにランダムノイズが(φe5+φe6)/2
となり平均化され、高精度の測定がおこなえる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば位相
差検出系を複数配置し測定をおこなえば、従来の位相差
検出系が1つの場合に比べてビート信号中に混入するラ
ンダムノイズの影響を少なくすることができ、高精度の
測定が可能となる。
差検出系を複数配置し測定をおこなえば、従来の位相差
検出系が1つの場合に比べてビート信号中に混入するラ
ンダムノイズの影響を少なくすることができ、高精度の
測定が可能となる。
【図1】実施例1の光学系概略図
【図2】実施例2の光学系概略図
【図3】実施例3の光学系概略図
【図4】実施例4の光学系概略図
【図5】課題を解決するための方法を示す図
【図6】従来例を示す光学計概略図
【図7】バーニヤスケールを示す図
1,133 ゼーマンレーザ 2,6,7,12,41,42,123,223,32
3,423 ミラー 3 コリメータレンズ 4 ビームスプリッタ 5 λ/2板 8,9,129,130 回折光子 10,128 マスク 11,131 ウエハ 13,121 PBS 14,15 エッジミラー 16,17,18,19,125,225 光センサ 20,21,126 位相差検出器 22 演算器 23 コントローラ 24,25 アクチュエータ 26,30 角周波数ω1 、S偏光の光 27,31 角周波数ω2 、P偏光の光 28 角周波数ω1 、P偏光の光 29 角周波数ω2 、S偏光の光 32,36 角周波数ω1 、P偏光、ー1次回折光 33,37 角周波数ω2 、S偏光、ー1次回折光 34,38 角周波数ω1 、S偏光、+1次回折光 35,39 角周波数ω2 、P偏光、+1次回折光 40 若葉プリズム 43,44 複屈折プリズム 45,49 角周波数ω1 、S偏光、+1次回折光 46,50 角周波数ω1 、S偏光、ー3次回折光 47,51 角周波数ω2 、P偏光、ー1次回折光 48,52 角周波数ω2 、P偏光、+3次回折光 122,222 集光レンズ 127 マスクステージ 132 ウエハステージ 134,135 バーニヤスケール
3,423 ミラー 3 コリメータレンズ 4 ビームスプリッタ 5 λ/2板 8,9,129,130 回折光子 10,128 マスク 11,131 ウエハ 13,121 PBS 14,15 エッジミラー 16,17,18,19,125,225 光センサ 20,21,126 位相差検出器 22 演算器 23 コントローラ 24,25 アクチュエータ 26,30 角周波数ω1 、S偏光の光 27,31 角周波数ω2 、P偏光の光 28 角周波数ω1 、P偏光の光 29 角周波数ω2 、S偏光の光 32,36 角周波数ω1 、P偏光、ー1次回折光 33,37 角周波数ω2 、S偏光、ー1次回折光 34,38 角周波数ω1 、S偏光、+1次回折光 35,39 角周波数ω2 、P偏光、+1次回折光 40 若葉プリズム 43,44 複屈折プリズム 45,49 角周波数ω1 、S偏光、+1次回折光 46,50 角周波数ω1 、S偏光、ー3次回折光 47,51 角周波数ω2 、P偏光、ー1次回折光 48,52 角周波数ω2 、P偏光、+3次回折光 122,222 集光レンズ 127 マスクステージ 132 ウエハステージ 134,135 バーニヤスケール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 謙治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも2つの回折格子からの干渉光
を得て、その干渉光を光センサで光電変換してビート信
号を作り、そのビート信号間の位相差を測定する光ヘテ
ロダイン干渉計測を行う際、ビート信号に混入する諸々
の要因により生ずるランダムノイズの影響を低減するた
めに、位相差検出系を複数個配置したことを特徴とする
光ヘテロダイン干渉計測方法。 - 【請求項2】 少なくとも2つの回折格子からの干渉光
を得て、その干渉光を光センサで光電変換してビート信
号を作り、そのビート信号間の位相差を測定する光ヘテ
ロダイン干渉計測を行う際、ビート信号に混入する諸々
の要因により生ずるランダムノイズの影響を低減するた
めに、位相差検出系を複数個配置したことを特徴とする
光ヘテロダイン干渉計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249205A JPH0587528A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 光ヘテロダイン干渉計測方法及び計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249205A JPH0587528A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 光ヘテロダイン干渉計測方法及び計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0587528A true JPH0587528A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17189480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3249205A Pending JPH0587528A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 光ヘテロダイン干渉計測方法及び計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0587528A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012060131A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | アライメント測定システム、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置においてのアライメントを決定する方法 |
CN106289068A (zh) * | 2016-07-22 | 2017-01-04 | 清华大学 | 一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249205A patent/JPH0587528A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012060131A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | アライメント測定システム、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置においてのアライメントを決定する方法 |
JP2014132695A (ja) * | 2010-09-13 | 2014-07-17 | Asml Netherlands Bv | アライメント測定システム、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置においてのアライメントを決定する方法 |
US9046385B2 (en) | 2010-09-13 | 2015-06-02 | Asml Netherlands B.V. | Alignment measurement system, lithographic apparatus, and a method to determine alignment in a lithographic apparatus |
US9280057B2 (en) | 2010-09-13 | 2016-03-08 | Asml Netherlands B.V. | Alignment measurement system, lithographic apparatus, and a method to determine alignment of in a lithographic apparatus |
CN106289068A (zh) * | 2016-07-22 | 2017-01-04 | 清华大学 | 一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量方法 |
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