JPH0886612A - 光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置 - Google Patents

光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置

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JPH0886612A
JPH0886612A JP6251344A JP25134494A JPH0886612A JP H0886612 A JPH0886612 A JP H0886612A JP 6251344 A JP6251344 A JP 6251344A JP 25134494 A JP25134494 A JP 25134494A JP H0886612 A JPH0886612 A JP H0886612A
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JP
Japan
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light
diffraction grating
pair
diffracted
optical heterodyne
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JP6251344A
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Takahiro Matsumoto
隆宏 松本
Kenji Saito
謙治 斉藤
Koichi Chitoku
孝一 千徳
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Canon Inc
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ヘテロダイン干渉法を用いて２つの回折格
子間の位置ずれをＸ方向とＹ方向に関して同時に高精度
に検出できる位置ずれ検出装置を得ること。 【構成】 レーザー光源をもとにＸ方向に周波数が僅か
に異なる２つの光束を、又Ｙ方向にも周波数が僅かに異
なる２つの光束を形成し、ウエハ上に形成された２つの
回折格子の上にＸ方向、Ｙ方向夫々反対方向から２つの
光束を所定入射角でビームスポットが重なる様に照射
し、ウエハ上方へ向かう特定回折光を検出手段に導光
し、その中でＸ方向とＹ方向のずれ測定用ビームに分離
すると共に２つの回折格子からの光を分離して受光し、
２つの回折格子からのビート信号の位相差よりＸ方向及
びＹ方向の回折格子の位置ずれを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ヘテロダイン干渉を
利用した位置ずれ検出装置に関し、光ヘテロダイン干渉
法を用いて複数の回折格子間の位置ずれを高精度に検出
する計測装置、例えば焼き付け重ね合わせ精度測定装置
等に好適に応用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、微小変位を高精度に測定する
に際して、位相検波により変位と線形関係にある光の位
相情報を検波するヘテロダイン干渉法が広く用いられて
きた。光ヘテロダイン干渉法では周波数の僅かに異なる
２光束によってできる時間的に変化する干渉縞を光電検
出し、干渉縞の位相を電気信号の位相に変換して測定し
ている。
【０００３】例えば本出願人は特開平4-212002号公報に
よって、光ヘテロダイン干渉法を用いて２つの回折格子
の位置ずれを検出する図２２に示すような回折格子の位
置ずれ検出装置を提案している。この方式は光源４４１
からのレーザー光を周波数シフター４４２を通して周波
数f1でＳ偏光の光束と、周波数f2でＰ偏光の光束を形成
し、これを偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４４６によ
り２波長の光に分離し、半導体ウエハ４４８上に形成し
ている複数の直線回折格子（図２３の211-1 と211-2 ）
に照射し、それらの回折光からの光ビート信号をセンサ
ー４５４と４５７で検出し、その２つのビート信号の位
相を比較することによって２つの回折格子の相対位置ず
れを高精度に検出しているもので、半導体露光装置によ
る位置合わせの正確さを測定する為に提案している。回
折格子211-1 と回折格子211-2 にＸ方向に位置ずれ△Ｘ
が生じている際には、回折格子のピッチをＰ、更に±１
次回折光を用いるとするとセンサー４５４とセンサー４
５７で検出されるビート信号の位相差△φは、 △φ＝ 4π・△X/P (1) となるため、ビート信号の位相差△φを検出して(1) 式
によって回折格子の相対位置ずれ量△Ｘを算出してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、位置ずれ検
出装置ではＸ方向の位置ずれ検出の他に、それと直交す
る成分（Ｙ方向）の位置ずれも検出する必要がある。そ
の方法としては、 Ｘ方向及びＹ方向ずれ計測用の直線状の回折格子を別
個に設置する、もしくは市松模様の回折格子を設置し
て、計測マークとしての回折格子に対して光学系を相対
的に回転させてＹ方向のずれ量を測る。
【０００５】予めＸ、Ｙ、２方向検出用の光学系を備
えておく。 等が考えられる。しかし前者の場合、光学系は１組で良
いが、Ｘ、Ｙの２方向の計測を同時に行うことができ
ず、スループットの点で問題になる。一方後者の場合
は、２組の光学系を配置しようとする時、例えば図２２
の光学系を９０度回転させたものをもう１組用意して組
み合わせることになり、光学部品の空間的な干渉（例え
ば偏光ビームスプリッター４５０）や、Ｘ方向検出用の
ビームとＹ方向検出用のビームのクロストークの問題が
生じるため、２組の光学系をそれぞれ空間的に離して配
置する必要が生じ、そのためＸ方向ずれ計測位置とＹ方
向ずれ計測位置が異なることになり、前者の方法に比べ
スループットは幾らか向上するが、この場合もやはり半
導体ウエハ上の同一点でのＸ、Ｙの２方向の同時計測は
困難である。
【０００６】本発明は、比較的簡素な構成で、回折格子
をＸ方向とＹ方向の夫々反対方向から２波長で照射し、
その上方に射出する回折光をＸ方向測定用ビームとＹ方
向測定用ビームに分離し、夫々のビームにおいて２つの
ビート信号の位相差を検出することによってＸ方向とＹ
方向の位置ずれを同時に、高精度に計測する、高精度、
高スループットで簡素な構成の光ヘテロダイン干渉を利
用した位置ずれ検出装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光ヘテロダイン
干渉を利用した位置ずれ検出装置の構成は、 （１−１） 基板面上に各々２つの回折格子より成る第
１回折格子対及び第２回折格子対を近接又は重複して設
け、４方向放射手段により光源手段から周波数が異なる
２つの可干渉光束より成る光束対を２組形成して４方向
へ光束を放射し、照射角設定手段により該２組の光束対
を各々対応する回折格子対に各々基板面上で互いのビー
ムスポットが重複するように入射させ、該第１回折格子
対から所定次数で基板面に垂直な方向へ回折される第１
回折光と該第１回折光と同一の方向へ所定次数で回折さ
れる該第２回折格子対から第２回折光を検出手段に導光
し、検出手段は該回折光を各回折格子からの回折光に分
離して夫々のビート信号を検出し、 該回折格子対の２
つの回折格子に基づく２つのビート信号を利用して該回
折格子対を構成する２つの回折格子間の所定方向の位置
ずれ量を検出していることを特徴としている。
【０００８】特に、（１−１−１） 前記４方向放射手
段から４方向へ放射する光束は前記回折格子対の形成さ
れている前記基板面と平行な平面内の４方向へ放射して
いる、（１−１−２） 前記第１回折光と前記第２回折
光は夫々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビ
ームスプリッターによって該第１回折光と該第２回折光
を分離している、（１−１−３） 前記光源手段として
ゼーマンレーザーを用いている、（１−１−４） 前記
光源手段として単一周波数レーザーを使用し、前記の周
波数が異なる２つの可干渉光束を形成する手段に光音響
光学素子を用いている、（１−１−５） 前記４方向放
射手段は少なくともビームスプリッターと、偏光ビーム
スプリッターと、波長板とを有している、（１−１−
６） 前記光源手段を第１及び第２レーザー光源より構
成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー光源より第
１の波長の光束と、それと波長が僅かに異なる第２の波
長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該第２レーザ
ー光源より第３の波長の光束と、それと波長が僅かに異
なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を形成して４
方向へ光束を放射している、（１−１−７） ダイクロ
イックミラーまたは回折格子により前記回折光を分離し
ていること等を特徴としている。
【０００９】又、 （１−２） 基板面上の直交する第１方向と第２方向の
うち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折格子
GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の位置
ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より成る
第２回折格子対とを近接又は重複して設け、４方向放射
手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異なる２つの可
干渉光束より成る第１光束対と第２光束対とを形成して
４方向へ光束を放射し、照射角設定手段により該第１光
束対の２つの可干渉光を該第１方向面内において互いに
法線に対して逆方向から該第１回折格子対に、又該第２
光束対の２つの可干渉光を該第２方向面内において互い
に法線に対して逆方向から該第２回折格子対に、該第１
光束対のビームスポットと該第２光束対のビームスポッ
トが該基板面上で重なるように入射させ、該第１回折格
子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ回折される第
１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所定次数で回折
される該第２回折格子対からの第２回折光を検出手段に
導光し、該検出手段中の光束分離手段により該第１回折
光と、該第２回折光を各々分離して第１検出手段と第２
検出手段とに導光し、該第１検出手段により第１回折格
子対の２つの回折格子 GXA，GXB より各々得られる第１
ビート信号と第２ビート信号の位相差を検出して該２つ
の回折格子GXA ，GXB 間の第１方向の位置ずれを検出
し、該第２検出手段により第２回折格子対の２つの回折
格子 GYA，GYB より各々得られる第１ビート信号と第２
ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格子GYA ，
GYB 間の第２方向の位置ずれを検出ていることを特徴と
している。
【００１０】特に、（１−２−１） 前記４方向放射手
段から４方向へ放射する光束は前記回折格子対の形成さ
れている前記基板面と平行な平面内の４方向へ放射して
いる、（１−２−２） 前記第１回折光と前記第２回折
光は夫々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビ
ームスプリッターによって該第１回折光と該第２回折光
を分離している、（１−２−３） 前記光源手段として
ゼーマンレーザーを用いている、（１−２−４） 前記
光源手段として単一周波数レーザーを使用し、前記の周
波数が異なる２つの可干渉光束を形成する手段に光音響
光学素子を用いている、（１−２−５） 前記４方向放
射手段は少なくともビームスプリッターと、偏光ビーム
スプリッターと、波長板とを有している、（１−２−
６） 前記光源手段を第１及び第２レーザー光源より構
成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー光源より第
１の波長の光束と、それと波長が僅かに異なる第２の波
長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該第２レーザ
ー光源より第３の波長の光束と、それと波長が僅かに異
なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を形成して４
方向へ光束を放射している、（１−２−７） ダイクロ
イックミラーまたは回折格子により前記回折光を分離し
ていること等を特徴としている。
【００１１】又、 （１−３） 基板面上の直交する第１方向と第２方向の
うち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折格子
GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の位置
ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より成る
第２回折格子対とを近接又は重複して設け、４方向放射
手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異なる２つの可
干渉光束より成る第１光束対と第２光束対とを形成して
４方向へ光束を放射し、照射角設定手段により該第１光
束対の２つの可干渉光を該第１方向面内において互いに
法線に対して逆方向から該第１回折格子対に、又該第２
光束対の２つの可干渉光を該第２方向面内において互い
に法線に対して逆方向から該第２回折格子対に、該第１
光束対のビームスポットと該第２光束対のビームスポッ
トが該基板面上で重なるように入射させ、該第１回折格
子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ回折される第
１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所定次数で回折
される該第２回折格子対からの第２回折光を検出手段に
導光し、該検出手段中の光束分離手段は該回折格子GXA
及び該回折格子 GYA（もしくはGYB）からの回折光と該
回折格子GXB 及び該回折格子 GYB（もしくは GYA）から
の回折光を分離して検出手段Ａ及び検出手段Ｂに導光
し、該検出手段Ａ及び該検出手段Ｂは夫々各回折格子か
らの回折光を分離して夫々のビート信号を検出し、検出
手段Ａと検出手段Ｂより得られる第１回折格子対の２つ
の回折格子 GXA，GXB より各々得られる第１ビート信号
と第２ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格子
GXA，GXB 間の第１方向の位置ずれを検出し、検出手段
Ａと検出手段Ｂより得られる第２回折格子対の２つの回
折格子 GYA，GYB より各々得られる第１ビート信号と第
２ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格子 G
YA，GYB 間の第２方向の位置ずれを検出ていることを特
徴としている。
【００１２】特に、（１−３−１） 前記４方向放射手
段から４方向へ放射する光束は前記回折格子対の形成さ
れている前記基板面と平行な平面内の４方向へ放射して
いる、（１−３−２） 前記第１回折光と前記第２回折
光は夫々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビ
ームスプリッターによって該第１回折光と該第２回折光
を分離している、（１−３−３） 前記光源手段として
ゼーマンレーザーを用いている、（１−３−４） 前記
光源手段として単一周波数レーザーを使用し、前記の周
波数が異なる２つの可干渉光束を形成する手段に光音響
光学素子を用いている、（１−３−５） 前記４方向放
射手段は少なくともビームスプリッターと、偏光ビーム
スプリッターと、波長板とを有している、（１−３−
６） 前記光源手段を第１及び第２レーザー光源より構
成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー光源より第
１の波長の光束と、それと波長が僅かに異なる第２の波
長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該第２レーザ
ー光源より第３の波長の光束と、それと波長が僅かに異
なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を形成して４
方向へ光束を放射している、（１−３−７） ダイクロ
イックミラーまたは回折格子により前記回折光を分離し
ている、こと等を特徴としている。
【００１３】又、 （１−４） 基板面上の直交する第１方向と第２方向の
うち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折格子
GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の位置
ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より成る
第２回折格子対とを近接又は重複して設け、４方向放射
手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異なる２つの可
干渉光束より成る第１光束対と第２光束対とを形成し、
スイッチング手段を介して該第１光束対と該第２光束対
とを交互に放射し、照射角設定手段により該第１光束対
の２つの可干渉光を該第１方向面内において互いに法線
に対して逆方向から該第１回折格子対に、又該第２光束
対の２つの可干渉光を該第２方向面内において互いに法
線に対して逆方向から該第２回折格子対に、該第１光束
対のビームスポットと該第２光束対のビームスポットと
を該基板面上の同一位置に入射させ、該第１回折格子対
から所定次数で基板面に垂直な方向へ回折される第１回
折光と該第１回折光と同一の方向へ所定次数で回折され
る該第２回折格子対からの第２回折光を検出手段に導光
し、該検出手段は各回折格子対の２つの回折格子からの
所定次数の回折光を分離してビート信号を検出し、各回
折格子対の２つの回折格子 GXA，GXB 又は GYA，GYB よ
り各々得られる第１ビート信号と第２ビート信号の位相
差を検出して、該スイッチング手段からの情報を利用し
て２つの回折格子 GXA，GXB 間の第１方向の位置ずれ及
び２つの回折格子 GYA，GYB 間の第２方向の位置ずれを
検出していることを特徴としている。
【００１４】特に、（１−４−１） 前記４方向放射手
段から４方向へ放射する光束は前記回折格子対の形成さ
れている前記基板面と平行な平面内の４方向へ放射して
いる、（１−４−２） 前記第１回折光と前記第２回折
光は夫々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビ
ームスプリッターによって該第１回折光と該第２回折光
を分離している、（１−４−３） 前記光源手段として
ゼーマンレーザーを用いている、（１−４−４） 前記
光源手段として単一周波数レーザーを使用し、前記の周
波数が異なる２つの可干渉光束を形成する手段に光音響
光学素子を用いている、（１−４−５） 前記４方向放
射手段は少なくともビームスプリッターと、偏光ビーム
スプリッターと、波長板とを有している、（１−４−
６） 前記光源手段を第１及び第２レーザー光源より構
成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー光源より第
１の波長の光束と、それと波長が僅かに異なる第２の波
長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該第２レーザ
ー光源より第３の波長の光束と、それと波長が僅かに異
なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を形成して４
方向へ光束を放射している、こと等を特徴としている。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の光ヘテロダイン干渉を利用し
た位置ずれ検出装置の実施例１の要部概略図である。本
実施例は半導体ウエハ上へ２回の露光で焼き付けられた
２つの焼き付け重ね合わせ評価パターンとしての回折格
子間の位置ずれを高精度に検出し、評価する光ヘテロダ
イン干渉を利用した位置ずれ検出装置である。説明の便
宜上ウエハ面をＸＹ面とするＸＹＺ座標を設定する。
【００１６】図中、１はゼーマンレーザー（光源手段）
であり、互いに直交する偏光状態を持ち、僅かに周波数
（波長）の異なる２つの可干渉光としてのレーザー光
（周波数f1，f2）を射出する。
【００１７】１０は４方向放射ユニットであり、ゼーマ
ンレーザー１から入射する周波数f1とf2のレーザー光を
夫々分離して、１つのＸＹ平面内で進行方向がＸ方向で
互いに反対方向へ出射する周波数f1とf2の第１光束対
と、進行方向がＹ方向で互いに反対方向へ出射する周波
数f1とf2の第２光束対に分離射出する。つまり４方向放
射ユニット１０は光源手段から僅かに周波数が異なる２
つの可干渉光より成る光束対を２組形成して、４方向へ
光束を射出する。光源手段１と４方向放射ユニット１０
は４方向放射手段の一要素を構成している。
【００１８】２Ｘ、２Ｙ、３Ｘ、３Ｙは夫々ミラーであ
り、これらのミラーは１軸のあおり機構を備えている。
これらのミラーは照射角設定手段の一要素を構成してい
る。なお、符番数字の後のＸＹは夫々Ｘ方向、Ｙ方向の
ずれ検出に関係していることを意味している。又、本実
施例ではＸ方向を第１の方向、Ｙ方向を第２の方向とす
る。
【００１９】９は重ね合わせ精度評価用の半導体ウエハ
（基板）である。
【００２０】７、８は半導体ウエハ９上に形成されてい
るＸ方向の直線要素とＹ方向の直線要素で構成されてい
るそれぞれ市松模様の回折格子であり、図５（Ａ）に示
すように１回目の焼き付けプロセスによって回折格子７
を形成し、２回目の焼き付けプロセスによって回折格子
８を形成して、回折格子対７、８を形成している。２つ
の回折格子ともＸ方向とＹ方向のピッチは等しくＰであ
る。
【００２１】なお、市松模様の回折格子７及び８は図５
（Ｂ）に示すようなＸ方向のずれ検出用回折格子対であ
る第１回折格子対 GXA、GXB とＹ方向のずれ検出用回折
格子対である第２回折格子対 GYA，GYB とを重複したも
のに相当する。
【００２２】４はミラーである。５は回折格子で回折し
た光をセンサーへ導光するレンズである。６は偏光ビー
ムスプリッター（以後ＰＢＳと略称する）であり、ＸＺ
平面内から入射した光（Ｐ偏光のＸ方向ずれ計測用ビー
ム）の回折光とＹＺ平面内から入射した光（Ｓ偏光のＹ
方向ずれ計測用ビーム）の回折光の偏光方向が直交して
いるので、Ｘ方向ずれ計測用ビームは透過し、Ｙ方向ず
れ計測用ビームは反射する。このＰＢＳ６は光束分離手
段の一要素を構成している。
【００２３】２０Ｘ，２０Ｙは夫々Ｘ方向及びＹ方向の
ビート信号形成ユニットである。ミラー４、レンズ５，
ＰＢＳ６及びビート信号形成ユニット２０Ｘ，２０Ｙは
夫々検出手段の一要素を構成している。
【００２４】３０Ｘ、３０Ｙは夫々Ｘ方向及びＹ方向の
位相差計であり、夫々２つのビート信号を受けて両ビー
ト信号の位相差△φX と△φY を出力する。３１は演算
器（演算手段）であり位相差計の出力から演算を行って
相対位置ずれ量を算出する。３２は表示器であり、位置
ずれ量を表示する。
【００２５】３３は半導体ウエハ９を回転するθステー
ジ、３４は半導体ウエハ９をＸ，Ｙ方向に移動させるＸ
Ｙステージである。
【００２６】評価用の半導体ウエハ９はＸＹステージ３
４上のθステージ３３上にチャッキングされており、Ｘ
Ｙステージ３４により固定されている検出手段の計測位
置まで移動させるようになっている。
【００２７】実施例１の動作について説明する。ゼーマ
ンレーザー１から射出したレーザー光は４方向放射ユニ
ット１０へ入射し、このユニットによってＸ方向に互い
に反対方向に周波数（波長）が僅かに異なるf1X,f2X の
第１光束対とＹ方向に互いに反対方向に周波数が僅かに
異なるf1Y,f2Y の第２光束対とが形成され、４方向放射
ユニット１０から４方向に射出する。４方向へ射出する
光束はいずれも基板面に平行な面内へ射出する。
【００２８】図２は図１中の４方向放射ユニットの実施
例１の要部概略図である。図中、１０はこの４方向放射
ユニットの実施例１の全体を示す番号である。１３、１
６は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１４はミラ
ー、１５、１７、１９は1/2 波長板（λ/2板）、１８は
ビームスプリッター（ＢＳ）である。
【００２９】本ユニットの動作を説明する。ゼーマンレ
ーザー１から出射した２波長からなる光束は、ＰＢＳ１
３でＰ偏光で周波数f2の透過光とＳ偏光で周波数f1の反
射光に分かれ、透過したＰ偏光の光束はミラー１４で偏
向されて、1/2 波長板１５を通ってＳ偏光になり、ＰＢ
Ｓ１６で反射する。この後1/2 波長板１７で再度Ｐ偏光
に戻され、ＢＳ１８に入射して二分され、夫々直交する
方向に進むf2X とf2Yの２光束が得られる。
【００３０】一方ＰＢＳ１３で反射したＳ偏光の光束は
ＢＳ１８で二分され、透過光は1/2波長板１９を通り、
Ｐ偏光の光束f1X となって出射する。ＢＳ１８で反射し
た光束は1/2 波長板１７を通りＰ偏光の光束となってＰ
ＢＳ１６を透過し、f1Y の光束となって出射する。
【００３１】なお、４方向放射ユニット１０内の波長板
により、４方向放射ユニット１０を出た直後の光の電気
ベクトルの振動はすべてＸＹ平面内になっている。４方
向放射ユニット１０を出た光束の内Ｘ方向の第１光束対
f1X,f2X は夫々ミラー２Ｘ，３Ｘで偏向され、ＸＺ面内
において互いに基板面の法線に対して逆方向から第１回
折格子対を含む回折格子対７、８上に入射する。その際
夫々の光束が２つの回折格子を十分カバーする大きさの
ビームスポットとなって重なる。一方Ｙ方向の第２光束
対f1Y,f2Y は夫々ミラー２Ｙ，３Ｙで偏向され、ＹＺ面
内において互いに基板面の法線に対して逆方向から第２
回折格子対を含む回折格子対７、８上に入射する。その
際夫々の光束が２つの回折格子を十分カバーする大きさ
のビームスポットとなって重なる。従って第１光束対に
よるビームスポットと第２光束対によるビームスポット
は図５（Ａ）に示すように基板面上で重なる。
【００３２】この時ミラー２Ｘ，３Ｘ，２Ｙ，３Ｙは回
折格子対７、８からの所定次数の回折光が半導体ウエハ
９に対し垂直上方に回折されるようにあおり機構によっ
て入射角θinをセッティングする。この入射角θinはレ
ーザー光の波長をλ、回折次数をｎとした時 Ｐ・sin θin＝ｎ・λ から求めることができる。例えばピッチＰ＝２μｍ、He
-Ne レーザー（λ＝６３３ｎｍ）使用で±１次回折光を
利用する場合、入射角θinは約１８．５度である。
【００３３】４方向から回折格子対７、８を照射した光
束f1X,f2X,f1Y,f2Y は回折格子対７、８で回折を受け、
その所定次数の回折光は半導体ウエハ面に垂直な略同一
光路を通り、検出手段に入射する。（第１回折格子対に
よる所定次数の回折光を第１回折光、第２回折格子対に
よる所定次数の回折光を第２回折光と名付ける）。両回
折光はミラー４で偏向され、レンズ５を介し、ＰＢＳ６
に入射する。Ｘ方向ずれ計測用のビームはＰＢＳ６に対
してＰ偏光であるためにＰＢＳ６を透過し、ビート信号
形成ユニット２０Ｘ（第１検出手段の一要素）に導光さ
れる。一方Ｙ方向ずれ計測用のビームはＳ偏光であるた
めにＰＢＳ６で反射し、ビート信号形成ユニット２０Ｙ
（第２検出手段の一要素）に導光される。
【００３４】図３はビート信号形成ユニット２０Ｘ，２
０Ｙの実施例１の要部概略図である。図中、２０Ｘ及び
２０Ｙは夫々Ｘ方向及びＹ方向のずれ計測ビームのビー
ト信号形成ユニットの実施例１の全体を示す番号であ
る。２１Ｘ，２１Ｙは夫々エッジミラーであり、これは
レンズ５に関して回折格子対７、８と共役な位置に配置
していて回折格子７からの回折光と回折格子８からの回
折光に分離する。２２Ｘ，２４Ｘ，２２Ｙ，２４Ｙはレ
ンズ、２３Ｘ，２５Ｘ，２３Ｙ，２５Ｙはセンサーであ
り、回折光のビート信号を検出している。これらのセン
サーは回折格子７、８及びエッジミラー２１Ｘ，２１Ｙ
と共役関係に位置している。
【００３５】ビート信号形成ユニット２０Ｘ，２０Ｙの
動作を説明する。回折格子７、８からの回折光はエッジ
ミラー２１Ｘ，２１Ｙにおいて図４（Ａ）の如く結像
し、回折格子７の１次結像７’はエッジミラー２１Ｘ，
２１Ｙを透過して、夫々レンズ２２Ｘ，２２Ｙを介して
センサー２３Ｘ，２３Ｙで受光され、夫々第１のビート
信号を得る。一方回折格子８からの回折光はエッジミラ
ー２１Ｘ，２１Ｙのミラー部分で反射して、夫々レンズ
２４Ｘ，２４Ｙを介してセンサー２５Ｘ，２５Ｙで受光
され、夫々第２のビート信号を得る。センサーは半導体
ウエハ面と共役関係にあるので半導体ウエハ９のチルト
に対して鈍感な系になっている。
【００３６】レンズ５及びレンズ２２Ｘ，２４Ｘ，２２
Ｙ，２４Ｙの結像倍率は図４（Ｂ）に示すようにセンサ
ー２３Ｘ，２５Ｘ，２３Ｙ，２５Ｙの有効受光領域に完
全に回折格子７、８の２次結像７”、８”が納まるよう
に設定するのが望ましい。
【００３７】ここで本発明における光ヘテロダイン干渉
を利用する位置ずれ検出方法について説明する。
【００３８】図６は本発明において便宜上一方向（Ｘ方
向）の位置ずれを測定するパターンの配置と回折格子対
への入射光と回折光を示したものである。被測定パター
ンは基板９上にある直線回折格子 GXA及びGXB である。
GXA は第１回目の露光でウエハ面上に形成した第１の回
折格子、GXB は第２回目の露光でウエハ面上に形成した
第２の回折格子である。２つの回折格子のピッチは共に
Ｐで等しいが、相互間は矢印で示したＸ方向に ΔX ＝△XB−△XA のずれが生じている。△XA及び△XBはそれぞれ回折格子
GXA ，GXB の同一基準線からのＸ方向のずれであり、Δ
X はピッチＰを超えることは無いとする。
【００３９】ここで周波数が僅かに違い（f1,f2 ）、初
期位相がそれぞれφ01，φ02である２つの光f1X ，f2X
を、前記２つの回折格子 GXA，GXB の全面に照射する。
図に示しているように光f1X は左から、光f2X は右から
それぞれ同じ絶対値の入射角で入射する。
【００４０】この場合、光f1X ，光f2X それぞれの複素
振幅Ｅ1 ，Ｅ2 は Ｅ1 ＝Ａ0 exp{ i( ω1t＋φ01 )} (2) Ｅ2 ＝Ｂ0 exp{ i( ω2t＋φ02 )} (3) で示される。ここに ω1 ＝ 2π・f1 ,ω2 ＝ 2π・f2 (4) f1XA，f1XBを光f1X の回折格子 GXA，GXB に対しての＋
１次回折光とし、f2XA，f2XBを光f2X の回折格子 GXA，
GXB に対しての−１次回折光とし、それぞれの光を複素
振幅表示すると、 ＥA(f1) ＝Ａ1 exp{ i( ω1t＋φ01＋φXA)} (5) ＥA(f2) ＝Ａ2 exp{ i( ω2t＋φ02−φXA)} (6) ＥB(f1) ＝Ｂ1 exp{ i( ω1t＋φ01＋φXB)} (7) ＥB(f2) ＝Ｂ2 exp{ i( ω2t＋φ02−φXB)} (8) ＥA(f1) は光f1XA、ＥA(f2) は光f2XA、ＥB(f1) は光f1
XB、ＥB(f2) は光f2XBの複素振幅を表す。（なお、回折
光f1XA、f2XA、f1XB、f2XBは先に定義した第１回折光で
ある。） φXA＝ 2π・ △XA/P (9) φXB＝ 2π・ △XB/P (10) で、それぞれ回折格子GXA ，GXB のＸ方向の基準線から
のずれ量△XA、△XBを位相量として表したものである
（図５）。
【００４１】ここで回折格子GXA からの回折光f1XAとf2
XA、回折格子GXB からの回折光f1XBとf2XBを干渉させる
と、それぞれの干渉光強度ＩA ，ＩB は以下のように表
される。
【００４２】 ＩA ＝｜EA(f1)＋EA(f2)｜2 ＝A1 2+A2 2 + 2A1A2cos{(ω1-ω2)t+( φ01- φ02)+ 2φXA} (11) ＩB ＝｜EB(f1)＋EB(f2)｜2 ＝B1 2+B2 2 + 2B1B2cos{(ω1-ω2)t+( φ01- φ02)+ 2φXB} (12) 強度ＩA ，ＩB を示す各項でA1 2+A2 2 及びB1 2+B2 2 は直
流成分であり、強度ＩA ，ＩB の交流成分はそれぞれビ
ート信号である。 2A1A2及び 2B1B2はそれぞれビート信
号の振幅を表す。２つのビート信号をIXA,IXB とし、夫
々の振幅をAXA,AXB とし、初期位相項( φ01−φ02) を
省略すると、 IXA ＝AXA cos{( ω1 −ω2)t ＋ 2φXA} (13) IXB ＝AXB cos{( ω1 −ω2)t ＋ 2φXB} (14) (13),(14) 式のビート信号はそれぞれ回折格子 GXA，GX
B 個々のずれ量φXA，φXBに関係して時間的に位相変調
を受けた形になっている。よって図７に示すように２つ
のビート信号のどちらか一方を参照信号、もう一方を被
測定信号として両者の時間的なずれΔｔX を検出すれ
ば、所謂ヘテロダイン干渉計測として２つのビート信号
の位相差 ΔφX ＝ 2φXB− 2φXA (15) を高精度に検出することが可能となる。なお、時間的な
ずれΔｔX から位相差ΔφX は次の演算で求められる。
【００４３】 ΔφX ＝( ω1 −ω2)・ΔtX (16) ヘテロダイン干渉法は２つの信号間の位相ずれを時間と
して検出するので、光の初期位相は消去され、信号間に
直流成分の違いや振幅の変化があっても、測定に影響は
ない。ずれΔｔX は例えばロックインアンプなどを用い
る位相差計で高精度に検出できるので、位相差ΔφX も
高精度に測定することができる。
【００４４】このようにして検出された位相差から回折
格子相互のずれ量ΔX を ΔX ＝ P・ ΔφX/ 4π (17) という演算で求める。
【００４５】上述の原理に基づき GXAを第１回目の露光
で焼き付けられた回折格子パターン、GXB を第２回目の
露光で焼き付けられた回折格子パターンとし、両者のず
れ量を求めれば、半導体露光装置等の露光装置による第
１回目と第２回目の露光で形成されたパターン相互の位
置合わせ精度を検出することができる。
【００４６】本発明は以上の検出方法を利用して回折格
子 GXA、GXB の一方向のずれ量を求めている。
【００４７】まずＸ方向のずれ検出について説明する。
センサー２３Ｘではビート信号IXAを光電検出する。
又、センサー２５Ｘではビート信号IXB を光電検出す
る。
【００４８】位相差計３０Ｘはこの２つのビート信号よ
りビート信号の時間的なずれΔｔXを検出し、演算によ
って位相差ΔφX を次式で求める。
【００４９】 ΔφX ＝ (ω1 −ω2)・ΔtX (18) 次に、Ｙ方向の位置ずれの検出方法について説明する。
【００５０】ここで回折格子７はＹ方向の基準線から(
△YA+Y0)だけずれており、回折格子８はＹ方向の基準線
から( △YB-Y0)だけずれているとする（図５）。センサ
ー２３Ｙで光電検出されるビート信号IYA はAYA を振幅
として、初期位相項を省略すると IYA ＝ AYA・cos{(ω1-ω2)・t+2φYA} (19) となる。又、センサー２５Ｙで光電検出されるビート信
号IYB はAYB を振幅として、初期位相項を省略すると IYB ＝ AYB・cos{(ω1-ω2)・t+2φYB} (20) となる。ここに φYA＝ 2π・(△YA+Y0)/P (21) φYB＝ 2π・(△YB-Y0)/P (22) である。
【００５１】位相差計３０Ｙはこの２つのビート信号よ
りビート信号の時間的なずれΔｔYを検出する。そして
演算によって位相差△φY を次式で求める。． △φY ＝( ω1-ω2)・ △tY (23) 一方 △φY ＝ 2φYB− 2φYA ＝ 4π{(△YB- △YA)-(Y0+Y0)}/P ＝ 4π( △Y-2Y0)/P (24) であるから得られた位相差△φY には回折格子８の回折
格子７に対するＹ方向のずれ量△Y による位相差と、予
め転写露光するマスク（或はレチクル）上で与えられて
いるＹ方向の初期のオフセット量2Y0 によって発生する
位相差が含まれている（図５）。
【００５２】次にこのオフセット量及びその他の誤差の
補正方法について説明する。本実施例においては、光学
系、電気計のオフセット、Ｙ方向の初期オフセット及び
評価パターンのＺ軸に関する回転により生じるエラー分
を補正する為に、図８に示すように回折格子７又は回折
格子８を焼きつける工程で同時にマスク（或はレチク
ル）上で設計したずれ量が既知（この場合はＸ方向には
ずれ無し、Ｙ方向には2Y0 のずれ量）の参照マーク（回
折格子対７Ｒ，８Ｒ）を露光ショット内に少なくとも１
つは作成し、この参照マーク（回折格子対７Ｒ，８Ｒ）
を本実施例によって参考計測して補正するのである。
【００５３】参照マーク（回折格子対７Ｒ，８Ｒ）を計
測して位相差計３０Ｘ，３０Ｙより得た位相差を△
φX0, △φY0としたとき、演算器３１はＸ方向、Ｙ方向
の２工程間の重ね合わせ誤差△Xe、 △Yeを夫々次式によ
り求める。
【００５４】 △Xe＝ P・(△φX-△φX0)/(4π) (25) △Ye＝ P・(△φY-△φY0)/(4π) (26) そしてこの結果を表示器３２でＸ方向及びＹ方向のずれ
量として表示する。
【００５５】なお、ビート信号形成ユニット２０Ｘ，２
０Ｙの出力を電気的なスイッチ機構により位相差計３０
Ｘに導入する構成にすれば、位相差計は３０Ｘだけで済
む。
【００５６】なお、ビート信号形成ユニット２０Ｘ及び
位相差計３０Ｘは夫々第１検出手段の一要素を構成して
おり，ビート信号形成ユニット２０Ｙ及び位相差計３０
Ｙは夫々第２検出手段の一要素を構成している。
【００５７】本実施例の場合、４方向放射ユニット１０
より射出する２つの光束対は夫々基板面に平行な１つの
面内に光束を射出している。しかも各光束対は反対方向
に進む、周波数が僅かに異なる２つの光束を射出してい
る。
【００５８】したがって、４方向放射手段を用いること
により、照明系のコンパクト化がはかられ、更に光源
と、４方向放射手段においては、光線の光路が同一平面
上に展開されるため４方向放射手段の各光学部品、また
光源と４方向放射手段とのアライメントが容易にかつ正
確に行えるようになる。
【００５９】また、干渉させる回折光の進行方向を決
め、計測精度に直接影響する照射角度及び照射位置を規
定するミラー２Ｘ、３Ｘ、２Ｙ、３Ｙのアライメントを
精度良くかつ容易に行える。そして、本実施例によれば
半導体ウエハ９上の同一場所に在る位置ずれ測定用の回
折格子対をＸ方向及びＹ方向の２方向から同時に計測出
来るので計測のスループットが向上する。
【００６０】位置ずれ検出装置の実施例１では±１次回
折光を利用しているが、勿論その他の次数を利用するこ
とも出来る。
【００６１】図９は本発明に係るビート信号形成ユニッ
トの実施例２の要部概略図である。図中、２０はビート
信号形成ユニットの実施例２の全体を示す番号である。
図３のビート信号形成ユニットの実施例１では、ＰＢＳ
６でＸ方向計測用のビームとＹ方向計測用のビームを分
離した後、エッジミラー２１Ｘ，２１Ｙで回折格子７と
８からの回折光の分離をしたが、この例では先にエッジ
ミラー２１で回折格子７と８からの回折光の分離を行
い、続いてレンズ２２及びレンズ２４を通った後、ＰＢ
Ｓ６ａ及びＰＢＳ６ｂでＸ方向計測用ビームとＹ方向計
測用ビームの分離を行い、センサー２３Ｘ，２３Ｙ，２
５Ｘ，２５Ｙで光電検出するようにしている。
【００６２】なお、本実施例の場合ミラー４、レンズ
５、ビート信号形成ユニット２０は夫々検出手段の一要
素を構成している。又レンズ２２、ＰＢＳ６ａ，センサ
ー２３Ｘ，２３Ｙは夫々検出手段Ａの一要素を構成して
おり、又レンズ２４、ＰＢＳ６ｂ，センサー２５Ｘ，２
５Ｙは夫々検出手段Ｂの一要素を構成している。
【００６３】図１０（Ａ）は回折格子の別の例を示す図
である。本例ではＸ方向計測用の直線状回折格子７Ｘと
８Ｘ及びＹ方向計測用の直線状回折格子７Ｙと８Ｙから
なっており、４光束はこの回折格子全体を１度に照射す
る。なお、回折格子対７Ｘ，８Ｘは図５（Ｂ）の回折格
子対 GXA、GXB に、回折格子対７Ｙ，８Ｙは回折格子対
GYA ，GYB に相当している。この場合、図３のビート信
号形成ユニットの実施例１を用いるとすると、その場合
のエッジミラー２１Ｘ，２１Ｙは図１０（Ｂ）に示すよ
うに、夫々のマークの向きにエッジの方向を合わせてい
る。
【００６４】図１１は本発明の光ヘテロダイン干渉を利
用した位置ずれ検出装置の実施例２の要部概略図であ
る。実施例２は実施例１に比べて光源部分と４方向放射
ユニットの構成だけが異なっており、その他の構成は同
じである。
【００６５】図１２は実施例２中のレーザー光源から４
方向放射ユニットまでの要部概略図である。本実施例の
場合、光源手段は単一周波数レーザー４１であり、その
周波数はｆ0 であり、出射光はＳ偏光（電場ベクトルの
振動方向が紙面に垂直）となっている。図中、４０は実
施例２中の４方向放射ユニットの全体を示す番号であ
る。４２、４７はＢＳ，４３はミラー、４６、５２はＰ
ＢＳである。４４、４５はいずれも光音響光学素子（Ａ
ＯＭ）であり、ＡＯＭ４４は周波数f0のレーザー光を周
波数変調して△f1だけ周波数シフトして周波数f1の光に
変換する。ＡＯＭ４５は周波数f0のレーザー光を周波数
変調して△f2だけ周波数シフトして周波数f2の光に変換
する。４８、４９、５０、５１は1/4 波長板（λ/4板）
である。単一周波数レーザー４１，ＢＳ４２，ミラー４
３、ＡＯＭ４４，４５及び４方向放射ユニット４０は夫
々４方向放射手段の一要素を構成している。
【００６６】本実施例の動作を説明する。単一周波数レ
ーザー４１からの周波数f0でＳ偏光の光束はＢＳ４２で
二分され、その反射光はＡＯＭ４４で周波数f1の光にな
り、４方向放射ユニット４０へ入射する。この光はＰＢ
Ｓ４６で反射され、ＢＳ４７に入射し、ここで二分され
る。この時、透過光、反射光は夫々1/4 波長板４８、４
９と４８、５０を通ることになり、Ｐ偏光の光となって
夫々f1Y 、f1X として出射する。
【００６７】一方、ＢＳ４２を透過した光はミラー４３
で偏向され、ＡＯＭ４５で周波数f2の光になった後、４
方向放射ユニット４０へ入射する。この光はＰＢＳ５２
で反射され、ＢＳ４７に入射して二分される。この時透
過光、反射光は夫々1/4 波長板４９、４８と４９と５１
を通ることになり、Ｐ偏光の光となって夫々f2Y 、f2X
として出射する。
【００６８】なお、本実施例でも４方向放射ユニット４
０から４方向へ出射する光束は、いずれも基板面に平行
な面内に射出している。
【００６９】その他の構成ユニットは図１のものと同じ
で良いが、Ｘ方向の入射光束の周波数が逆転している
為、図１の装置とはＸ方向の位置ずれ検出方向の符号が
逆になる。
【００７０】図１３は本発明の光ヘテロダイン位置ずれ
検出装置の実施例３の要部概略図である。実施例３は実
施例２と比べて４方向放射ユニットが異なり、ＰＢＳ６
及びビート信号形成ユニット２０Ｙ，位相差計３０Ｙが
無い点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００７１】図１４は図１３の実施例３中のレーザー光
源から４方向放射ユニットまでの要部概略図である。本
実施例の場合、単一周波数レーザー４１から周波数f1と
周波数f2の光に変換する部分は図１２の実施例２と同じ
である。図中、５５は実施例３中の４方向放射ユニット
の全体を示す番号である。５４はミラー、４６、５２、
５８はＰＢＳである。
【００７２】５６、５７はファラデーローテーター（以
下ＦＬと略称する）である。ＦＬ５６、５７はファラデ
ー効果を利用して偏光面を回転させるもので、偏光面の
回転角度（ε）はベルデ定数（Ｖ）と磁界強度（Ｈ）と
ファラデー媒体の長さ（Ｌ）に依存し、次式のように表
せる。
【００７３】 ε＝Ｖ・Ｈ・Ｌ (27) ここでＦＬ５６，５７はスイッチング手段５９により、
磁界強度ＨがＨ１＝０のOFF と磁界強度ＨがＨ２＝π／
（２Ｖ・Ｌ）のONの切換えが出来るようにしてある。即
ちOFF の場合は入射光の偏光面がＦＬ透過後も変わら
ず、ONの場合はＦＬを透過した際に偏光面が90度回転す
る。
【００７４】スイチチング手段５９はＦＬ５６とＦＬ５
７を交互にON,OFFすると共にこれに同期して演算手段に
信号を送って第１の方向の計測或は第２の方向の計測で
あることを出力する。
【００７５】なお、ミラー４、レンズ５、ビート信号形
成ユニット２０Ｘ等は検出手段の一要素を構成してい
る。
【００７６】本実施例の動作を説明する。周波数f1に変
換された光はＰＢＳ４６で反射され、ＦＬ５６に入射す
る。一方周波数f2に変換された光はミラー５４で偏向さ
れてＰＢＳ５２で反射してＦＬ５７に入射する。
【００７７】Ｘ方向のずれを検出する場合には、スイッ
チング手段５９によりＦＬ５６をOFF にして、ＦＬ５７
をONにする。この時４方向放射ユニット５５からは電場
ベクトルの振動方向がＸＹ平面内にあるf1X とf2X の光
が出射して回折格子対７、８を照射する。そして回折格
子対７、８による第１回折光を検出手段に導光して、そ
の中のビート信号形成手段２０Ｘによって２つの回折格
子からの回折光に分けてセンサーで受光し、Ｘ方向ずれ
計測用の２つのビート信号が得られ、更にその位相差を
位相差計３０Ｘで検出して、演算器３１でＸ方向のずれ
量を求める。
【００７８】この後、スイッチング手段５９によりＦＬ
５６をONにして、ＦＬ５７をOFF に切り替えると、この
時４方向放射ユニット５５からは電場ベクトルの振動方
向がＸＹ平面内にあるf1Y とf2Y の光が出射して、同様
にＹ方向ずれ計測用の２つのビート信号が得られ、更に
その位相差を位相差計３０Ｘで検出して、演算器３１で
Ｙ方向のずれ量を求める。
【００７９】このように本実施例ではスイッチィング手
段５９による電気的スイッチングでＸ方向照射光とＹ方
向照射光の切り替えが出来る為、検出手段の構造が簡単
になると共に本実施例ではスループットが良くなり、更
に入射光量を有効に利用することが出来る。
【００８０】なお、本実施例の４方向放射ユニット５５
から４方向へ出射する光束は、いずれも基板面に平行な
面内へ射出している。
【００８１】又、偏光方向を回転させる手段はファラデ
ーローテーターに限らず、電気光学効果を利用した素子
でも良い。又、スループットを落としても良い場合は波
長板を用いて機械的に切り替えることも出来る。
【００８２】更に図２の４方向放射ユニットの出射口に
シャッターを取り付け、スイッチング手段を介してシャ
ッターを開閉することでＸ方向とＹ方向の放射ビームの
切り替えを行っても良い。
【００８３】図１５は本発明の光ヘテロダイン位置ずれ
検出装置の実施例４の要部概略図である。図１６はこの
実施例４で採用している４方向放射ユニットの要部概略
図である。本実施例は図１の実施例１と比べて、光源か
ら４方向放射ユニットまでが異なっていることと、ＰＢ
Ｓ６に替えてダイクロイックミラー７１を使用する点が
異なっており、その他の構成は同じである。なお、ダイ
クロイックミラー７１は光束分離手段の一要素を構成し
ている。図中、６０は実施例４中の４方向放射ユニット
の全体を示す番号である。６１は第１レーザー光源（周
波数f0の単一周波数レーザー）、６２は第２レーザー光
源（周波数F0の単一周波数レーザー）であり、光源手段
として２つのレーザー光源を使用している。６３、６４
はＢＳ，６６はハーフミラー、６５は図１７に示すよう
なハーフミラープリズム、６７、６８、６９、７０はＡ
ＯＭである。４方向放射ユニットは４方向放射手段の一
要素を構成している。
【００８４】なお、ミラ−４、レンズ５、ダイクロイッ
クミラー７１、ビート信号形成ユニット２０Ｘ及び２０
Ｙ等は夫々検出手段の一要素を構成している。又、ビー
ト信号形成ユニット２０Ｘは第１検出手段の一要素を、
ビート信号形成ユニット２０Ｙは第２検出手段の一要素
を構成している。
【００８５】本実施例の動作を説明する。単一周波数レ
ーザー６１からの周波数f0の光はＢＳ６４で反射され、
ハーフミラープリズム６５に入射する。そしてプリズム
内のハーフミラー面で更に透過光と反射光とに二分さ
れ、夫々ＡＯＭ６７とＡＯＭ６８に入射して△f1と△f2
の周波数シフトを受け、f1X とf2X の光として出射す
る。
【００８６】一方、単一周波数レーザー６２からの周波
数F0の光はＢＳ６３で反射され、ハーフミラー６６に入
射する。ハーフミラー６６の片面はハーフミラー面で、
他方の面は無反射コーティングを施している。このハー
フミラー面で再び透過光と反射光に二分され、夫々ＡＯ
Ｍ６９とＡＯＭ７０に入射して△F1と△F2の周波数シフ
トを受け、F1Y とF2Y の光として出射する。
【００８７】なお、本実施例の４方向放射ユニット６０
から４方向へ射出する光束は、いずれも基板面と平行な
面内へ射出する。
【００８８】Ｘ方向計測用ビームとＹ方向計測用ビーム
の分離はダイクロイックミラー７１により分離する。ダ
イクロイックミラー７１は誘電体多層膜で構成してお
り、その波長特性を図１８に示す。周波数f0の光（波長
λ２）及びこれに近い周波数f1と周波数f2の光、即ちＸ
方向検出用のビームはダイクロイックミラー７１を透過
し、周波数F0の光（波長λ１）及びこれに近い周波数F1
と周波数F2の光、即ちＹ方向検出用ビームはダイクロイ
ックミラー７１で反射して、夫々ビート信号形成ユニッ
ト２０Ｘ，２０Ｙに入射して、そのビート信号からＸ方
向とＹ方向のずれ量を実施例１で説明した方法と同様に
して求めている。
【００８９】このダイクロイックミラー７１は膜設計を
容易にする為複数のダイクロイックミラーで構成するこ
とも可能である。
【００９０】図１９は本発明の光ヘテロダイン位置ずれ
検出装置の実施例５の要部概略図である。又、図２０は
その４方向放射ユニットの要部概略図である。本実施例
は図１５の実施例４と比べて、４方向放射ユニットの構
成が異なっている点と、Ｘ方向計測用ビームとＹ方向計
測用ビームの分離をダイクロイックミラー７１を使わず
に回折格子８０によって分離している点が異なってお
り、その他の構成は同じである。
【００９１】図１９、２０中、８５は実施例５中の４方
向放射ユニットの全体を示す番号である。６３、６４は
ＢＳ，７２，７３，７４，７５，７６，７７はプリズム
ミラー、６７、６８、６９、７０はＡＯＭである。８０
は回折格子であり、周波数f1,f2 の回折光と周波数F1,F
2 の回折光を回折して分離する。回折格子８０は光束分
離手段の一要素を構成している。８１、８２はミラーで
ある。
【００９２】なお、ミラー４、レンズ５、回折格子８
０、ビート信号形成ユニット２０Ｘ及び２０Ｙ等は夫々
検出手段の一要素である。又、ビート信号形成ユニット
２０Ｘ及び２０Ｙ等は夫々第１検出手段及び第２検出手
段の一要素を構成している。
【００９３】本実施例の動作を説明する。単一周波数レ
ーザー６１からの周波数f0の光はＢＳ６４で二分され、
夫々プリズムミラーで偏向されてＡＯＭ６７とＡＯＭ６
８に入射して△f1と△f2の周波数シフトを受け、f1X と
f2X の光束として出射する。一方、単一周波数レーザー
６２からの周波数F0の光は同様にＢＳ６３で二分され、
夫々プリズムミラーで偏向されてＡＯＭ６９とＡＯＭ７
０に入射して△F1と△F2の周波数シフトを受け、F1Y と
F2Y の光束として出射する。
【００９４】なお、本実施例の４方向放射ユニット８５
から４方向へ射出する光束は、いずれも基板面に平行な
面内に射出する。
【００９５】Ｘ方向用計測ビームとＹ方向用計測ビーム
の分離は図２１で示すように回折格子８０により分離す
る。周波数f1,f2 のＸ方向検出用ビームと周波数F1,F2
の光、即ちＹ方向検出用ビームでは回折格子８０での回
折角が異なる為に、容易に分離でき、夫々ビート信号形
成ユニット２０Ｘ，２０Ｙに入射して、そのビート信号
からＸ方向とＹ方向のずれ量を実施例１で説明した方法
と同様にして求めている。
【００９６】なお、説明では同一基板上の２つの回折格
子の位置ずれを検出する装置で説明したが、本発明の他
の応用として基板上に市松模様の回折格子を形成して、
その基板のＸＹ方向の位置ずれを検出する装置、或は半
導体露光装置のアライメント装置においてマスク（或は
レチクル）と、半導体ウエハに夫々市松模様の回折格子
を形成して、その回折格子の位置ずれを検出してマスク
（或はレチクル）と半導体ウエハとのアライメントを行
うことも可能であり、その構成は公知技術を用いて当業
者なら容易に考えられる。
【００９７】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、比較的簡素
な構成で、回折格子をＸ方向とＹ方向の夫々反対方向か
ら２波長で照射し、その上方に射出する回折光をＸ方向
測定用ビームとＹ方向測定用ビームに分離し、夫々のビ
ームにおいて２つのビート信号の位相差を検出すること
によってＸ方向とＹ方向の位置ずれを同時に、高精度に
計測する、高精度、高スループットで簡素な構成の光ヘ
テロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置を達成して
いるる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ヘテロダイン干渉を利用した位置
ずれ検出装置の実施例１の要部概略図
【図２】 図１中の４方向放射ユニットの実施例１の要
部概略図
【図３】 図１中のビート信号形成ユニットの実施例１
の要部概略図
【図４】 ビート信号形成ユニットの実施例１中での回
折格子の結像説明図 （Ａ）エッジミラー部分 （Ｂ）センサ部分
【図５】 半導体ウエハ上に形成された回折格子の説明
図
【図６】 Ｘ方向のずれ検出用の回折格子対への入射光
と回折光
【図７】 センサーより得られる２つのビート信号説明
図
【図８】 参照マーク説明図
【図９】 ビート信号形成ユニットの実施例２の要部概
略図
【図１０】 （Ａ） 回折格子マークの別の例 （Ｂ） この場合のエッジミラーの構成説明図
【図１１】 本発明の光ヘテロダイン干渉を利用した位
置ずれ検出装置の実施例２の要部概略図
【図１２】 図１１中の光源から４方向放射ユニットま
での要部概略図
【図１３】 本発明の光ヘテロダイン干渉を利用した位
置ずれ検出装置の実施例３の要部概略図
【図１４】 図１３中の光源から４方向放射ユニットま
での要部概略図
【図１５】 本発明の光ヘテロダイン干渉を利用した位
置ずれ検出装置の実施例４の要部概略図
【図１６】 図１５中の４方向放射ユニットの要部概略
図
【図１７】 図１６中のハーフミラープリズム及びハー
フミラーの構成図
【図１８】 図１５中のダイクロイックミラーの波長特
性
【図１９】 本発明の光ヘテロダイン干渉を利用した位
置ずれ検出装置の実施例５の要部概略図
【図２０】 図１９中の４方向放射ユニットの要部概略
図
【図２１】 図１９中のＸ，Ｙ計測用ビームの分離説明
図
【図２２】 従来の位置ずれ検出装置
【図２３】 従来例で使用する直線状回折格子
【符号の説明】
１ ゼーマンレーザー（光源手段） １０、４方向放射ユニット ２Ｘ，３Ｘ，２Ｙ，３Ｙ ミラー ７、８ 回折格子 ７Ｒ，８Ｒ 参照マーク
（回折格子対） ９ 半導体ウエハ（基板） ４ ミラー ５ レンズ ６ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ） ２０Ｘ，２０Ｙ ビート信号形成ユニット ３０Ｘ，３０Ｙ 位相差計 ３１ 演算器 ３２ 表示器 ３３ θステージ ３４ ＸＹステージ １３、１６ ＰＢＳ １４ ミラー １８ ビ
ームスプリッター １５、１７、１９ 1/2 波長板 ２１Ｘ，２１Ｙ エッジミラー ２２Ｘ，２４Ｘ，２２Ｙ，２４Ｙ レンズ ２３Ｘ，２５Ｘ，２３Ｙ，２５Ｙ センサー ２０ ビート信号形成ユニット ２１ エッジミラー ６ａ，６ｂ ＰＢＳ ２
２，２４ レンズ ４０ ４方向放射ユニット ４１ 単一周波数レーザー ４２，４７ ビームスプ
リッター（ＢＳ） ４３ ミラー ４４、４５ 光音響光学素子（Ａ
ＯＭ） ４６，５２ ＰＢＳ ４８，４９，５０，５１ 1/4 波
長板 ５５ ４方向放射ユニット ５９ スイッチング手段 ５８ ＰＢＳ ５４ ミラー ５６、５７ ファラデーローテーター（ＦＬ） ７１ ダイクロイックミラー ６０ ４方向放射ユニット ６１，６２ 第１及び第２
レーザー光源 ６３、６４ ＢＳ ６５ ハーフミラープリズム ６６ ハーフミラー ６７、６８、６９、７０ ＡＯＭ ８５ ４方向放射ユニット ８０ 回折格子 ８
１、８２ ミラー ７２、７３、７４、７５、７６、７７ プリズムミラー

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板面上に各々２つの回折格子より成る
    第１回折格子対及び第２回折格子対を近接又は重複して
    設け、 ４方向放射手段により光源手段から周波数が異なる２つ
    の可干渉光束より成る光束対を２組形成して４方向へ光
    束を放射し、照射角設定手段により該２組の光束対を各
    々対応する回折格子対に各々基板面上で互いのビームス
    ポットが重複するように入射させ、 該第１回折格子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ
    回折される第１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所
    定次数で回折される該第２回折格子対から第２回折光を
    検出手段に導光し、検出手段は該回折光を各回折格子か
    らの回折光に分離して夫々のビート信号を検出し、 該回折格子対の２つの回折格子に基づく２つのビート信
    号を利用して該回折格子対を構成する２つの回折格子間
    の所定方向の位置ずれ量を検出していることを特徴とす
    る光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  2. 【請求項２】 前記４方向放射手段から４方向へ放射す
    る光束は前記回折格子対の形成されている前記基板面と
    平行な平面内の４方向へ放射していることを特徴とする
    請求項１の光ヘテロダイン位置ずれ検出装置。
  3. 【請求項３】 前記第１回折光と前記第２回折光は夫々
    偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビームスプ
    リッターによって該第１回折光と該第２回折光を分離し
    ていることを特徴とする請求項１又は２の光ヘテロダイ
    ン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  4. 【請求項４】 前記光源手段としてゼーマンレーザーを
    用いていることを特徴とする請求項１、２、又は３の光
    ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  5. 【請求項５】 前記光源手段として単一周波数レーザー
    を使用し、前記の周波数が異なる２つの可干渉光束を形
    成する手段に光音響光学素子を用いていることを特徴と
    する請求項１、２、又は３の光ヘテロダイン干渉を利用
    した位置ずれ検出装置。
  6. 【請求項６】 前記４方向放射手段は少なくともビーム
    スプリッターと、偏光ビームスプリッターと、波長板と
    を有していることを特徴とする請求項１、２、３、４又
    は５の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装
    置。
  7. 【請求項７】 前記光源手段を第１及び第２レーザー光
    源より構成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー光
    源より第１の波長の光束と、それと波長が僅かに異なる
    第２の波長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該第
    ２レーザー光源より第３の波長の光束と、それと波長が
    僅かに異なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を形
    成して４方向へ光束を放射していることを特徴とする請
    求項１、２又は５の光ヘテロダイン干渉を利用した位置
    ずれ検出装置。
  8. 【請求項８】 ダイクロイックミラーまたは回折格子に
    より前記回折光を分離していることを特徴とする請求項
    ７の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  9. 【請求項９】 基板面上の直交する第１方向と第２方向
    のうち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折格
    子 GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の位
    置ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より成
    る第２回折格子対とを近接又は重複して設け、 ４方向放射手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異な
    る２つの可干渉光束より成る第１光束対と第２光束対と
    を形成して４方向へ光束を放射し、照射角設定手段によ
    り該第１光束対の２つの可干渉光を該第１方向面内にお
    いて互いに法線に対して逆方向から該第１回折格子対
    に、又該第２光束対の２つの可干渉光を該第２方向面内
    において互いに法線に対して逆方向から該第２回折格子
    対に、該第１光束対のビームスポットと該第２光束対の
    ビームスポットが該基板面上で重なるように入射させ、 該第１回折格子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ
    回折される第１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所
    定次数で回折される該第２回折格子対からの第２回折光
    を検出手段に導光し、 該検出手段中の光束分離手段により該第１回折光と、該
    第２回折光を各々分離して第１検出手段と第２検出手段
    とに導光し、該第１検出手段により第１回折格子対の２
    つの回折格子 GXA，GXB より各々得られる第１ビート信
    号と第２ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格
    子GXA ，GXB 間の第１方向の位置ずれを検出し、該第２
    検出手段により第２回折格子対の２つの回折格子 GYA，
    GYB より各々得られる第１ビート信号と第２ビート信号
    の位相差を検出して該２つの回折格子GYA ，GYB 間の第
    ２方向の位置ずれを検出ていることを特徴とする光ヘテ
    ロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記４方向放射手段から４方向へ放射
    する光束は前記回折格子対の形成されている前記基板面
    と平行な平面内の４方向へ放射していることを特徴とす
    る請求項９の光ヘテロダイン位置ずれ検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１回折光と前記第２回折光は夫
    々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビームス
    プリッターによって該第１回折光と該第２回折光を分離
    していることを特徴とする請求項９又は１０の光ヘテロ
    ダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記光源手段としてゼーマンレーザー
    を用いていることを特徴とする請求項９、１０、又は１
    １の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記光源手段として単一周波数レーザ
    ーを使用し、前記の周波数が異なる２つの可干渉光束を
    形成する手段に光音響光学素子を用いていることを特徴
    とする請求項９、１０又は１１の光ヘテロダイン干渉を
    利用した位置ずれ検出装置。
  14. 【請求項１４】 前記４方向放射手段は少なくともビー
    ムスプリッターと、偏光ビームスプリッターと、波長板
    とを有していることを特徴とする請求項９、１０、１
    １、１２又は１３の光ヘテロダイン干渉を利用した位置
    ずれ検出装置。
  15. 【請求項１５】 前記光源手段を第１及び第２レーザー
    光源より構成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー
    光源より第１の波長の光束と、それと波長が僅かに異な
    る第２の波長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該
    第２レーザー光源より第３の波長の光束と、それと波長
    が僅かに異なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を
    形成して４方向へ光束を放射していることを特徴とする
    請求項９、１０又は１３の光ヘテロダイン干渉を利用し
    た位置ずれ検出装置。
  16. 【請求項１６】 ダイクロイックミラーまたは回折格子
    により前記回折光を分離していることを特徴とする請求
    項１５の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装
    置。
  17. 【請求項１７】 基板面上の直交する第１方向と第２方
    向のうち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折
    格子 GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の
    位置ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より
    成る第２回折格子対とを近接又は重複して設け、 ４方向放射手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異な
    る２つの可干渉光束より成る第１光束対と第２光束対と
    を形成して４方向へ光束を放射し、照射角設定手段によ
    り該第１光束対の２つの可干渉光を該第１方向面内にお
    いて互いに法線に対して逆方向から該第１回折格子対
    に、又該第２光束対の２つの可干渉光を該第２方向面内
    において互いに法線に対して逆方向から該第２回折格子
    対に、該第１光束対のビームスポットと該第２光束対の
    ビームスポットが該基板面上で重なるように入射させ、 該第１回折格子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ
    回折される第１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所
    定次数で回折される該第２回折格子対からの第２回折光
    を検出手段に導光し、 該検出手段中の光束分離手段は該回折格子GXA 及び該回
    折格子 GYA（もしくはGYB）からの回折光と該回折格子G
    XB 及び該回折格子 GYB（もしくは GYA）からの回折光
    を分離して検出手段Ａ及び検出手段Ｂに導光し、 該検出手段Ａ及び該検出手段Ｂは夫々各回折格子からの
    回折光を分離して夫々のビート信号を検出し、検出手段
    Ａと検出手段Ｂより得られる第１回折格子対の２つの回
    折格子 GXA，GXB より各々得られる第１ビート信号と第
    ２ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格子 G
    XA，GXB 間の第１方向の位置ずれを検出し、検出手段Ａ
    と検出手段Ｂより得られる第２回折格子対の２つの回折
    格子 GYA，GYB より各々得られる第１ビート信号と第２
    ビート信号の位相差を検出して該２つの回折格子 GYA，
    GYB 間の第２方向の位置ずれを検出ていることを特徴と
    する光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  18. 【請求項１８】 前記４方向放射手段から４方向へ放射
    する光束は前記回折格子対の形成されている前記基板面
    と平行な平面内の４方向へ放射していることを特徴とす
    る請求項１７の光ヘテロダイン位置ずれ検出装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１回折光と前記第２回折光は夫
    々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビームス
    プリッターによって該第１回折光と該第２回折光を分離
    していることを特徴とする請求項１７又は１８の光ヘテ
    ロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  20. 【請求項２０】 前記光源手段としてゼーマンレーザー
    を用いていることを特徴とする請求項１７、１８、又は
    １９の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装
    置。
  21. 【請求項２１】 前記光源手段として単一周波数レーザ
    ーを使用し、前記の周波数が異なる２つの可干渉光束を
    形成する手段に光音響光学素子を用いていることを特徴
    とする請求項１７、１８又は１９の光ヘテロダイン干渉
    を利用した位置ずれ検出装置。
  22. 【請求項２２】 前記４方向放射手段は少なくともビー
    ムスプリッターと、偏光ビームスプリッターと、波長板
    とを有していることを特徴とする請求項１７、１８、１
    ９、２０又は２１の光ヘテロダイン干渉を利用した位置
    ずれ検出装置。
  23. 【請求項２３】 前記光源手段を第１及び第２レーザー
    光源より構成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー
    光源より第１の波長の光束と、それと波長が僅かに異な
    る第２の波長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該
    第２レーザー光源より第３の波長の光束と、それと波長
    が僅かに異なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を
    形成して４方向へ光束を放射していることを特徴とする
    請求項１７、１８又は２１の光ヘテロダイン干渉を利用
    した位置ずれ検出装置。
  24. 【請求項２４】 ダイクロイックミラーまたは回折格子
    により前記回折光を分離していることを特徴とする請求
    項２３の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装
    置。
  25. 【請求項２５】 基板面上の直交する第１方向と第２方
    向のうち第１方向の位置ずれを検出する為の２つの回折
    格子 GXA，GXB より成る第１回折格子対と、第２方向の
    位置ずれを検出する為の２つの回折格子 GYA，GYB より
    成る第２回折格子対とを近接又は重複して設け、 ４方向放射手段は光源手段から夫々僅かに周波数が異な
    る２つの可干渉光束より成る第１光束対と第２光束対と
    を形成し、スイッチング手段を介して該第１光束対と該
    第２光束対とを交互に放射し、照射角設定手段により該
    第１光束対の２つの可干渉光を該第１方向面内において
    互いに法線に対して逆方向から該第１回折格子対に、又
    該第２光束対の２つの可干渉光を該第２方向面内におい
    て互いに法線に対して逆方向から該第２回折格子対に、
    該第１光束対のビームスポットと該第２光束対のビーム
    スポットとを該基板面上の同一位置に入射させ、 該第１回折格子対から所定次数で基板面に垂直な方向へ
    回折される第１回折光と該第１回折光と同一の方向へ所
    定次数で回折される該第２回折格子対からの第２回折光
    を検出手段に導光し、 該検出手段は各回折格子対の２つの回折格子からの所定
    次数の回折光を分離してビート信号を検出し、各回折格
    子対の２つの回折格子 GXA，GXB 又は GYA，GYB より各
    々得られる第１ビート信号と第２ビート信号の位相差を
    検出して、該スイッチング手段からの情報を利用して２
    つの回折格子 GXA，GXB 間の第１方向の位置ずれ及び２
    つの回折格子 GYA，GYB 間の第２方向の位置ずれを検出
    していることを特徴とする光ヘテロダイン干渉を利用し
    た位置ずれ検出装置。
  26. 【請求項２６】 前記４方向放射手段から４方向へ放射
    する光束は前記回折格子対の形成されている前記基板面
    と平行な平面内の４方向へ放射していることを特徴とす
    る請求項２５の光ヘテロダイン位置ずれ検出装置。
  27. 【請求項２７】 前記第１回折光と前記第２回折光は夫
    々偏光面が直交している偏光光束であり、偏光ビームス
    プリッターによって該第１回折光と該第２回折光を分離
    していることを特徴とする請求項２５又は２６の光ヘテ
    ロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置。
  28. 【請求項２８】 前記光源手段としてゼーマンレーザー
    を用いていることを特徴とする請求項２５、２６、又は
    ２７の光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装
    置。
  29. 【請求項２９】 前記光源手段として単一周波数レーザ
    ーを使用し、前記の周波数が異なる２つの可干渉光束を
    形成する手段に光音響光学素子を用いていることを特徴
    とする請求項２５、２６又は２７の光ヘテロダイン干渉
    を利用した位置ずれ検出装置。
  30. 【請求項３０】 前記４方向放射手段は少なくともビー
    ムスプリッターと、偏光ビームスプリッターと、波長板
    とを有していることを特徴とする請求項２５、２６、２
    ７、２８又は２９の光ヘテロダイン干渉を利用した位置
    ずれ検出装置。
  31. 【請求項３１】 前記光源手段を第１及び第２レーザー
    光源より構成し、前記４方向放射手段は該第１レーザー
    光源より第１の波長の光束と、それと波長が僅かに異な
    る第２の波長の光束よりなる第１光束対を形成し、又該
    第２レーザー光源より第３の波長の光束と、それと波長
    が僅かに異なる第４の波長の光束よりなる第２光束対を
    形成して４方向へ光束を放射していることを特徴とする
    請求項２５、２６又は２９の光ヘテロダイン干渉を利用
    した位置ずれ検出装置。
JP6251344A 1994-09-19 1994-09-19 光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置 Pending JPH0886612A (ja)

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US08/528,817 US5682239A (en) 1994-09-19 1995-09-15 Apparatus for detecting positional deviation of diffraction gratings on a substrate by utilizing optical heterodyne interference of light beams incident on the gratings from first and second light emitters

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107215A1 (ko) * 2019-11-29 2021-06-03 엘지전자 주식회사 비접촉식 광음향 검사 장치

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1022213A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Canon Inc 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP4109736B2 (ja) 1997-11-14 2008-07-02 キヤノン株式会社 位置ずれ検出方法
JP4208277B2 (ja) * 1997-11-26 2009-01-14 キヤノン株式会社 露光方法及び露光装置
JPH11241908A (ja) 1997-12-03 1999-09-07 Canon Inc 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP3892656B2 (ja) * 2000-09-13 2007-03-14 株式会社ルネサステクノロジ 合わせ誤差測定装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
US7009704B1 (en) * 2000-10-26 2006-03-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay error detection
SE520213C2 (sv) * 2000-12-07 2003-06-10 Radians Innova Ab Anordning och metod för minskning av spontanemission från externkavitetslasrar.
JP4018438B2 (ja) 2002-04-30 2007-12-05 キヤノン株式会社 半導体露光装置を管理する管理システム
JP2003324055A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Canon Inc 管理システム及び装置及び方法並びに露光装置及びその制御方法
US7069104B2 (en) * 2002-04-30 2006-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Management system, management apparatus, management method, and device manufacturing method
JP4353498B2 (ja) 2002-04-30 2009-10-28 キヤノン株式会社 管理装置及び方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータプログラム
KR101343720B1 (ko) * 2003-07-28 2013-12-20 가부시키가이샤 니콘 노광 장치 및 디바이스 제조 방법, 그리고 노광 장치의제어 방법
US7253885B2 (en) * 2003-12-05 2007-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Wavelength selecting method, position detecting method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US20060072005A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-06 Thomas-Wayne Patty J Method and apparatus for 3-D electron holographic visual and audio scene propagation in a video or cinematic arena, digitally processed, auto language tracking
CN103293524B (zh) * 2013-05-15 2015-05-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 迈克尔逊型直视合成孔径激光成像雷达发射机
JP6291849B2 (ja) * 2014-01-10 2018-03-14 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置
EP3276419A1 (en) * 2016-07-28 2018-01-31 ASML Netherlands B.V. Illumination source for an inspection apparatus, inspection apparatus and inspection method
WO2018007108A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-11 Asml Netherlands B.V. Illumination source for an inspection apparatus, inspection apparatus and inspection method
CN106154442B (zh) * 2016-09-20 2019-01-08 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光模块及其制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0313681A1 (en) * 1987-10-30 1989-05-03 Ibm Deutschland Gmbh Phase-sensitive interferometric mask-wafer alignment
EP0411966B1 (en) * 1989-08-04 1994-11-02 Canon Kabushiki Kaisha Position detection method and apparatus
JP2756331B2 (ja) * 1990-01-23 1998-05-25 キヤノン株式会社 間隔測定装置
JP3029133B2 (ja) * 1990-03-27 2000-04-04 キヤノン株式会社 測定方法及び装置
DE69133624D1 (de) * 1990-03-27 2009-12-03 Canon Kk Messverfahren und -vorrichtung
US5200800A (en) * 1990-05-01 1993-04-06 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting method and apparatus
JPH0480762A (ja) * 1990-07-23 1992-03-13 Canon Inc 位置検出装置及びその検出方法
DE69129732T2 (de) * 1990-11-30 1998-12-17 Canon Kk Verfahren zur Positionsdetektion
JP3008633B2 (ja) * 1991-01-11 2000-02-14 キヤノン株式会社 位置検出装置
JPH0540013A (ja) * 1991-08-05 1993-02-19 Canon Inc ずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装置
JPH0590126A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Canon Inc 位置検出装置
JPH06137830A (ja) * 1992-10-23 1994-05-20 Canon Inc 干渉計測方法及び干渉計測装置
US5432603A (en) * 1992-11-20 1995-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Optical heterodyne interference measuring apparatus and method, and exposing apparatus and device manufacturing method using the same, in which a phase difference between beat signals is detected
US5455679A (en) * 1993-02-22 1995-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107215A1 (ko) * 2019-11-29 2021-06-03 엘지전자 주식회사 비접촉식 광음향 검사 장치

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