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JPH07130614A - 位置合せ装置 - Google Patents

位置合せ装置

Info

Publication number
JPH07130614A
JPH07130614A JP5189181A JP18918193A JPH07130614A JP H07130614 A JPH07130614 A JP H07130614A JP 5189181 A JP5189181 A JP 5189181A JP 18918193 A JP18918193 A JP 18918193A JP H07130614 A JPH07130614 A JP H07130614A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
diffraction grating
alignment
dimensionally
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5189181A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Hirano
亮一 平野
Yoriyuki Ishibashi
頼幸 石橋
Takeshi Nishisaka
武士 西坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5189181A priority Critical patent/JPH07130614A/ja
Publication of JPH07130614A publication Critical patent/JPH07130614A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】不要な反射光によって位置合せ精度が低下する
のを防止できる光ヘテロダイン干渉式の位置合せ装置を
提供する。 【構成】マスクに設けられた回折格子17は、市松模様
の格子を有した第1領域20aと光を単に透過させるだ
けの第2領域20bとを位置合せ方向と直交する方向に
配列して構成されている。ウェハに設けられた回折格子
19は第1領域20aを透過した回折光が照射されたと
きに射出回折光を一次元分布または二次元分布させる格
子を有した第3領域21aと第2領域20bを透過した
光が照射されたときに射出回折光を二次元分布させる市
松模様の格子を有した第4領域21bとを位置合せ方向
と直交する方向に配列して構成されている。第3領域2
1aの位置合せ方向およびこれに直交する方向の格子ピ
ッチは他の領域の格子ピッチより小に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対向配置された第1の
物体と第2の物体とを対向方向と直交する面内で高精度
に位置合せするときに用いられる位置合せ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近、超LSIの回路パターンをX線露
光装置を使って等倍露光で形成する試みが成されてい
る。このような装置を用いてパターン転写を行うには、
露光に先だってマスクとウェハとを高精度に位置合せす
る必要がある。この場合、0.2 μmの微細パターンを形
成するには重ね合せ精度±0.05μmを実現する必要があ
る。
【0003】ところで、対向配置されたマスクとウェハ
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せする装
置としては、特願昭 63-329731号や特願平 2-25836号な
どに示されているように、回折格子を用いた光ヘテロダ
イン干渉式の位置合せ装置が考えられている。
【0004】図3には光ヘテロダイン干渉式の代表的な
位置合せ装置の要部が模式的に示されている。
【0005】この位置合せ装置では、図示しないマスク
に回折格子1を設けるとともに、この回折格子1に対向
する関係に図示しないウェハに回折格子2を設けてい
る。
【0006】今、図に示す直角座標上のX軸方向が位置
合せ方向であるとする。回折格子1はY軸方向に配置さ
れた第1領域3aと第2領域3bとで構成される。同様
に、回折格子2もY軸方向に配置された第3領域4aと
第4領域4bとで構成される。すなわち、この位置合せ
装置では、回折格子1の第1領域3aと回折格子2の第
3領域4aとをペアにし、回折格子1の第2領域3bと
回折格子2の第4領域4bとをペアにしている。
【0007】回折格子1を構成している第1領域3aは
市松模様のパターンをX軸方向にPx のピッチで設けた
ものとなっており、第2領域3bは透明のウインドウに
構成されている。また、回折格子2を構成している第3
領域4aはウェハの表面をそのまま使った反射面に形成
されており、第4領域4bは市松模様のパターンをX軸
方向にはPx のピッチで設けたものとなっている。
【0008】この位置合せ装置では、回折格子1を構成
している第1領域3aおよび第2領域3bの上面に向
け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
に、具体的には格子のX方向ピッチの±1次の方向から
異なる周波数f1 ,f2 の2本の光ビーム5,6を照射
する。これら光ビーム5,6は、レーザ発信器から放射
されたビームをハーフミラー等で2分割した後、2台の
音響光学素子(AOM)で異なった周波数f1 ,f2
変調して得られたものである。
【0009】このように光ビーム5,6を照射すると、
回折格子1の第1領域3aで反射回折された回折干渉光
M が二次元分布して回折格子1から射出される。同時
に第2領域3bを透過し、回折格子2の第4領域4bで
反射回折して干渉し、再度、第2領域3bを透過した干
渉回折光IW が二次元分布して射出される。
【0010】干渉回折光IM のうちの特定次数の光を、
たとえば位置合せ方向には0次、Y軸方向には1次の位
置で検出し、マスクの位置ずれに対応する位相ずれφM
を含んだ周波数Δf=|f1 −f2 |なる第1のビート
信号を得る。一方、干渉回折光IW のうちの特定次数の
光を、たとえば位置合せ方向には0次、Y軸方向には1
次の位置で検出し、ウェハの位置ずれに対応する位相ず
れφW を含んだ周波数Δf=|f1 −f2 |なる第2の
ビート信号を得る。
【0011】この位置合せ装置では、第1のビート信号
と第2のビート信号との位相差、つまり|XM −XW
を計算し、マスクとウェハとの位置ずれを演算して求め
る。そして、この値に基いてアクチュエータを制御して
位置合せするようにしている。
【0012】しかしながら、上記のように構成された従
来の位置合せ装置にあっても次のような問題があった。
【0013】すなわち、X線等倍露光の場合には、マス
クとウェハとが30μm程度の微小ギャップで対向してい
るため、マスク側の回折格子1を透過した光がウェハ側
の回折格子2で反射し、再び回折格子1側に戻ると、こ
の戻った光が本来の回折光と干渉し、位置ずれ信号の外
乱となって現れる問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の光
ヘテロダイン干渉式の位置合せ装置にあっては、位置合
せ精度を確保することが困難であった。
【0015】そこで本発明は、上述した不具合を解消で
きる位置合せ装置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対向配置された第1の物体と第2の物体
とを対向方向と直交する面内で位置合せするために、上
記第1の物体と上記第2の物体とに対向関係に回折格子
を設けるとともに、周波数の異なる2本の光ビームを上
記第1の物体に設けられた回折格子に対して上記位置合
せ方向と直交する面を境にして左右対称に照射し、この
照射によって得られた回折光のうちの特定次数の回折光
を位置情報として用いるようにした光ヘテロダイン干渉
式の位置合せ装置において、前記第1の物体に設けられ
た回折格子は出射回折光を一次元分布または二次元分布
させる格子を有した第1領域と光を単に透過させる部分
で構成された第2領域とを位置合せ方向と直交する方向
に配列して構成され、前記第2の物体に設けられた回折
格子は上記第1の物体に設けられた第1領域を透過した
回折光が照射されたときに射出回折光を一次元分布また
は二次元分布させる格子を有した第3領域と上記第1の
物体に設けられた第2領域を透過した光が照射されたと
きに射出回折光を一次元分布または二次元分布させる格
子を有した第4領域とを位置合せ方向と直交する方向に
配列して構成されており、かつ上記第3領域の位置合せ
方向およびこれに直交する方向の格子ピッチが他の領域
の格子ピッチより小に設定されていることを特徴として
いる。
【0017】
【作用】第3領域に設けられた格子は、位置合せ方向お
よびこれに直交する方向の格子ピッチが他の領域の格子
ピッチより小に設定されているので、この第3領域に照
射された光は第3領域において散乱され、第1領域側に
戻ることがない。したがって、第3領域からの反射光の
影響を受けずに高精度な位置合せが可能となる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
【0019】図1には本発明の一実施例に係る位置合せ
装置を使ってマスクとウェハとを位置合せしている例が
模式的に示されている。
【0020】図中、11は光源である。この光源11か
ら出た干渉性の強いレーザ−光は、ビームスプリッタ1
2で第1の光路と第2の光路とに分けられる。分けられ
た各光束は音響光学変調素子(AOM)13,14でそ
れぞれ微小量異なる周波数f1 ,f2 で変調され、折り
返しミラー15を介してマスク16に設けられた回折格
子17に向けて照射される。
【0021】今、マスク16とウェハ18とをX軸方向
に位置合せするものとすると、周波数f1 ,f2 の光ビ
ームは、位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
な角度、すなわち±θ=sin -1(±λ/Px)で回折格
子17に向けて照射される。ここで、λは2つの光ビー
ムの基準波長、Pxは次に述べる回折格子のX軸方向の
ピッチを示している。
【0022】マスク16およびウェハ18には、図2に
示すように回折格子17,19が対向する関係に設けら
れている。回折格子17はY軸方向に配置された第1領
域20aと第2領域20bとで構成されている。同様
に、回折格子19もY軸方向に配置された第3領域21
aと第4領域21bとで構成される。すなわち、この位
置合せ装置においても、回折格子17の第1領域20a
と回折格子19の第3領域21aとをペアにし、回折格
子17の第2領域20bと回折格子19の第4領域21
bとをペアにしている。
【0023】回折格子17を構成している第1領域20
aは市松模様のパターンをX軸方向にPx 、Y軸方向に
y のピッチで設けたものとなっており、第2領域20
bは透明のウインドウに構成されている。また、回折格
子19を構成している第3領域21aはY軸方向に延び
るストライプパターンをX軸方向にPo のピッチで設け
たものになっており、第4領域4bは市松模様のパター
ンをX軸方向にはPx、Y軸方向にPy のピッチで設け
たものとなっている。ここで、Po <Px 、Po <Py
の関係に設定されている。
【0024】上述した周波数f1 ,f2 の光ビームの照
射によって生じた回折光のうち、この例では位置合せ方
向には0次で、位置合せ方向と直交する方向には1次の
回折光IM (0,1) 、IW (0,1) を検出光としている。
【0025】この検出光IM (0,1) 、IW (0,1) は、セ
ンサ22,23で受光され、1000kHZ のビート信号とし
て検出される。
【0026】この位置合せ装置では、2つのビート信号
を位置情報として従来の装置と同様の手法でマスク16
とウェハ18との位置合せを行っている。なお、図1
中、24はミラーを示し、25はレンズを示している。
【0027】このように、本実施例に係る位置合せ装置
では、回折格子19の第3領域21aに他の格子のX方
向およびY方向のピッチより小さいピッチの格子を設け
ているので、回折格子17の第1領域20aを透過して
第3領域21aに達した光は第3領域21aで散乱さ
れ、回折格子17側に戻ることはない。したがって、第
3領域21aからの反射回折光の影響を受けることなく
位置合せを行うことができるので、高精度な位置合せが
可能となる。
【0028】なお、上述した実施例では第1領域20a
および第4領域21bに市松模様の格子を設けているが
一次元格子を設けてもよい。同様に第3領域21aに市
松模様の格子を設けることもできる。また、回折格子1
7側に設けられる格子のY軸方向ピッチと回折格子19
側に設けられる格子のY軸方向ピッチとを異ならせても
よい。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、不要な
反射光の影響を受けることなく、高精度な位置合せが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る位置合せ装置の要部概
略構成図
【図2】同装置に組込まれた回折格子の構成を示す概略
【図3】光ヘテロダイン干渉式位置合せ装置の原理を説
明するための図
【符号の説明】
11…光源 12…ビームスプ
リッタ 13,14…音響光学変調素子 15…折り返しミ
ラー 16…マスク 17,19…回折
格子 18…ウェハ 20a…第1領域 20b…第2領域 21a…第3領域 21b…第4領域 22,23…セン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】この検出光IM (0,1) 、IW (0,1) は、セ
ンサ22,23で受光され、|f1−f2 |Hzのビート
信号として検出される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】なお、上述した実施例では第1領域20a
および第4領域21bに市松模様の格子を設けているが
一次元格子あるいは二次元格子を設けてもよい。同様に
第3領域21aに市松模様の格子を設けることもでき
る。また、回折格子17側に設けられる格子のY軸方向
ピッチと回折格子19側に設けられる格子のY軸方向ピ
ッチとを異ならせてもよい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向配置された第1の物体と第2の物体と
    を対向方向と直交する面内で位置合せするために、上記
    第1の物体と上記第2の物体とに対向関係に回折格子を
    設けるとともに、周波数の異なる2本の光ビームを上記
    第1の物体に設けられた回折格子に対して上記位置合せ
    方向と直交する面を境にして左右対称に照射し、この照
    射によって得られた回折光のうちの特定次数の回折光を
    位置情報として用いるようにした光ヘテロダイン干渉式
    の位置合せ装置において、前記第1の物体に設けられた
    回折格子は出射回折光を一次元分布または二次元分布さ
    せる格子を有した第1領域と光を単に透過させる部分で
    構成された第2領域とを位置合せ方向と直交する方向に
    配列して構成され、前記第2の物体に設けられた回折格
    子は上記第1の物体に設けられた第1領域を透過した回
    折光が照射されたときに射出回折光を一次元分布または
    二次元分布させる格子を有した第3領域と上記第1の物
    体に設けられた第2領域を透過した光が照射されたとき
    に射出回折光を一次元分布または二次元分布させる格子
    を有した第4領域とを位置合せ方向と直交する方向に配
    列して構成されており、かつ上記第3領域の位置合せ方
    向およびこれに直交する方向の格子ピッチが他の領域の
    格子ピッチより小に設定されていることを特徴とする位
    置合せ装置。
JP5189181A 1993-06-30 1993-06-30 位置合せ装置 Pending JPH07130614A (ja)

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ID=16236858

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JP (1) JPH07130614A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8922786B2 (en) 2011-10-21 2014-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Detector, imprint apparatus, and article manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8922786B2 (en) 2011-10-21 2014-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Detector, imprint apparatus, and article manufacturing method

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