JP2691298B2 - 位置合わせ装置およびそれを備えた露光装置 - Google Patents
位置合わせ装置およびそれを備えた露光装置Info
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- JP2691298B2 JP2691298B2 JP1142377A JP14237789A JP2691298B2 JP 2691298 B2 JP2691298 B2 JP 2691298B2 JP 1142377 A JP1142377 A JP 1142377A JP 14237789 A JP14237789 A JP 14237789A JP 2691298 B2 JP2691298 B2 JP 2691298B2
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回折格子干渉型の位置合わせ装置に関する
ものであり、特に半導体製造装置（ステッパー）等の位
置合わせ装置に好適なものである。
ものであり、特に半導体製造装置（ステッパー）等の位
置合わせ装置に好適なものである。
近年、半導体素子等の微細パターンを高分解能で半導
体のウエハ上に転写する装置として、投影型露光装置、
所謂ステッパーが多用されるようになってきている。特
に最近は、これにより製造されるLSIの高密度化が要求
されてきており、より微細なパターンをウエハ上に転写
する必要がある。これに対応するには、より高精度な位
置合わせ（アライメント）が不可欠である。
体のウエハ上に転写する装置として、投影型露光装置、
所謂ステッパーが多用されるようになってきている。特
に最近は、これにより製造されるLSIの高密度化が要求
されてきており、より微細なパターンをウエハ上に転写
する必要がある。これに対応するには、より高精度な位
置合わせ（アライメント）が不可欠である。
そこで、回折格子干渉型の位置合わせ装置が数多く提
案されている。
案されている。
例えば、第13図に示す如く、ヘテロダイン干渉法を利
用した位置合わせ装置が知られている。
用した位置合わせ装置が知られている。
図示の如く、所定の回路パターンを有するレチクル１
は、２次元的に移動可能なレチクルステージ２に保持さ
れている。レチクル上のパターンは照明光学系30から供
給される露光光により均一に照明され、投影レンズ３を
介してウエハ４（基板）上に結像される。ウエハ４には
アライメント（位置合わせ）用の回折格子のウエハマー
クWMが形成されている。
は、２次元的に移動可能なレチクルステージ２に保持さ
れている。レチクル上のパターンは照明光学系30から供
給される露光光により均一に照明され、投影レンズ３を
介してウエハ４（基板）上に結像される。ウエハ４には
アライメント（位置合わせ）用の回折格子のウエハマー
クWMが形成されている。
さて、ウエハ４はステップアンドリピート方式で２次
元移動するステージに吸着されて、WM上の１つのショッ
ト領域でのレチクル上のパターンの転写が完了すると、
次のショット位置までステッピングされる。
元移動するステージに吸着されて、WM上の１つのショッ
ト領域でのレチクル上のパターンの転写が完了すると、
次のショット位置までステッピングされる。
レチクルステージ２及びウエハステージ５におけるＸ
方向、Ｙ方向及び回転（θ）方向の位置を独立に検出す
るための、不図示の干渉計が各ステージについて設けら
れており、各方向における各ステージの駆動は不図示の
駆動モータにより行われる。
方向、Ｙ方向及び回転（θ）方向の位置を独立に検出す
るための、不図示の干渉計が各ステージについて設けら
れており、各方向における各ステージの駆動は不図示の
駆動モータにより行われる。
次にアライメント光学系について説明する。
レーザー光源10から出力されるレーザービームは、ビ
ームエキスパンダ11で所定のビーム径に拡大され、ビー
ムスプリッター12で２分割される。そして、このビーム
スプリッター12を反射する光束は、音響光学素子14a（A
OM）に入射する一方、ビームスプリッター12を透過する
光束は、反射ミラー13を介して、音響光学素子14bに入
射する。そして、各光束はそれぞれの音響光学素子によ
り、周波数変調を受けると、互いに異なる周波数の光束
となり、レンズ15a、15b、16によりリレーされ、絞り手
段の視野絞りFSを所定の入射角（±θFS）を持った２方
向で照射する。
ームエキスパンダ11で所定のビーム径に拡大され、ビー
ムスプリッター12で２分割される。そして、このビーム
スプリッター12を反射する光束は、音響光学素子14a（A
OM）に入射する一方、ビームスプリッター12を透過する
光束は、反射ミラー13を介して、音響光学素子14bに入
射する。そして、各光束はそれぞれの音響光学素子によ
り、周波数変調を受けると、互いに異なる周波数の光束
となり、レンズ15a、15b、16によりリレーされ、絞り手
段の視野絞りFSを所定の入射角（±θFS）を持った２方
向で照射する。
視野絞りFSは矩形形状の開口部を有しており、アライ
メント光の照射によりこの視野絞りを走る干渉縞が形成
される。このとき、アライメント光の波長をλとすると
き、この干渉縞のピッチPFSは、 となり、音響光学素子14aを介した光束の周波数がf1、
音響光学素子14bを介した光束が周波数をf2に周波数変
調を受けたとすると、この干渉縞は、PFS×｜f1−f2｜
の速度を持って移動する。
メント光の照射によりこの視野絞りを走る干渉縞が形成
される。このとき、アライメント光の波長をλとすると
き、この干渉縞のピッチPFSは、 となり、音響光学素子14aを介した光束の周波数がf1、
音響光学素子14bを介した光束が周波数をf2に周波数変
調を受けたとすると、この干渉縞は、PFS×｜f1−f2｜
の速度を持って移動する。
この視野絞りFSを通過した各アライメント光は、反射
ミラー17、対物レンズ18、ビームスプリッター19、ダイ
クロイックミラー20、投影レンズ３を介して、ウエハ
（基板）上に形成された回折格子マークWM（以下、ウエ
ハマークと言う）に、互いに異なる周波数を持った２つ
のコヒーレント光をこれの法線（光軸）方向に対して対
称となるような入射角（±θWM）で照射する。すると、
上記の視野絞りFSと同様に、ウエハマークWM上を走る干
渉縞が形成される。このとき、この干渉縞のピッチPIWM
は、 となり、この干渉縞はPIWM×｜f1−f2｜の速度を持って
移動する。
ミラー17、対物レンズ18、ビームスプリッター19、ダイ
クロイックミラー20、投影レンズ３を介して、ウエハ
（基板）上に形成された回折格子マークWM（以下、ウエ
ハマークと言う）に、互いに異なる周波数を持った２つ
のコヒーレント光をこれの法線（光軸）方向に対して対
称となるような入射角（±θWM）で照射する。すると、
上記の視野絞りFSと同様に、ウエハマークWM上を走る干
渉縞が形成される。このとき、この干渉縞のピッチPIWM
は、 となり、この干渉縞はPIWM×｜f1−f2｜の速度を持って
移動する。
ここで、このウエハマークWMの法線（光軸）方向に±
ｎ次回折光が発生するように設定されており、この入射
角θWMは、回折格子マークWMのピッチをPWM、アライメ
ント光の波長をλとするとき、 で与えられる。
ｎ次回折光が発生するように設定されており、この入射
角θWMは、回折格子マークWMのピッチをPWM、アライメ
ント光の波長をλとするとき、 で与えられる。
そして、この法線（光軸）方向に発生する検出用の±
１次回折光を、投影レンズ３、ダイクロイックミラー2
0、ビームスプリッター19、対物レンズ21、空間フィル
ター22を介し、投影レンズ３の瞳と共役な位置に設けら
れた検出器23にて光電検出する。
１次回折光を、投影レンズ３、ダイクロイックミラー2
0、ビームスプリッター19、対物レンズ21、空間フィル
ター22を介し、投影レンズ３の瞳と共役な位置に設けら
れた検出器23にて光電検出する。
空間フィルター22は投影レンズの瞳と共役な位置に設
けられており光軸方向に進行するウエハマークWMからの
回折光を通過させる機能を有している。
けられており光軸方向に進行するウエハマークWMからの
回折光を通過させる機能を有している。
位相検出系41は、検出器23にて得られた光ビート信号
SWMと、音響光学素子14a、14bのドライブ信号差｜DS1−
DS2｜との位相差を検出し、この位相差に基づいて制御
系42は、位相差が零となるようにウエハステージ５を制
御して、ウエハ４の位置合わせ、すなわちアライメント
を行っている。
SWMと、音響光学素子14a、14bのドライブ信号差｜DS1−
DS2｜との位相差を検出し、この位相差に基づいて制御
系42は、位相差が零となるようにウエハステージ５を制
御して、ウエハ４の位置合わせ、すなわちアライメント
を行っている。
以上の如く、回折格子干渉型の位置合わせを行う際
に、例えば、先に述べた第13図に示す如く、アライメン
ト光を送光する光学系中におけるウエハ４と共役な位置
に視野絞りFSを配置が配置する必要がある。これは、ウ
エハ上に形成された回折格子のウエハマーク上の照明領
域を制限するものであり、特に、アライメント光の１部
が転写領域のパターン、もしくはその他のアライメント
用マークを照明することによる反射光がノイズ光として
検出器に入射することを防ぐ機能している。
に、例えば、先に述べた第13図に示す如く、アライメン
ト光を送光する光学系中におけるウエハ４と共役な位置
に視野絞りFSを配置が配置する必要がある。これは、ウ
エハ上に形成された回折格子のウエハマーク上の照明領
域を制限するものであり、特に、アライメント光の１部
が転写領域のパターン、もしくはその他のアライメント
用マークを照明することによる反射光がノイズ光として
検出器に入射することを防ぐ機能している。
しかしながら、この視野絞りFSにより発生する回折光
が検出精度に悪影響を及ぼす問題がある。そこで、以下
の説明を容易にするために、アライメント光学系を簡潔
的に示した第14図を参照しながら説明する。
が検出精度に悪影響を及ぼす問題がある。そこで、以下
の説明を容易にするために、アライメント光学系を簡潔
的に示した第14図を参照しながら説明する。
第14図の実線で示す如く、互いに異なる周波数のコヒ
ーレントなアライメント光（LB1、LB2）が、所定の入射
角θFSを持った２方向で矩形絞りFSを照射した後、投影
レンズ３の１部を構成しているレンズ3aを介すると、投
影レンズ３の瞳面Ｐ（フーリエ面）で２つのビームスポ
ット（BS1、BS2）が形成され、さらに撮影レンズ３の１
部を構成しているレンズ3bを介すると、ウエハ上に形成
された回折格子マークWMの照明領域を所定の入射角（±
θWM）を持った２方向で照射する。
ーレントなアライメント光（LB1、LB2）が、所定の入射
角θFSを持った２方向で矩形絞りFSを照射した後、投影
レンズ３の１部を構成しているレンズ3aを介すると、投
影レンズ３の瞳面Ｐ（フーリエ面）で２つのビームスポ
ット（BS1、BS2）が形成され、さらに撮影レンズ３の１
部を構成しているレンズ3bを介すると、ウエハ上に形成
された回折格子マークWMの照明領域を所定の入射角（±
θWM）を持った２方向で照射する。
今、入射角（±θWM）はウエハマームWMの法線（光
軸）方向に±１次回折光が発生するように設定されてい
るとする。
軸）方向に±１次回折光が発生するように設定されてい
るとする。
すると、このウエハマークWMにより法線（光軸）方向
に発生する±１次回折光のLB1（＋１）、LB2（−１）の
みを検出して、アライメントを行っている。
に発生する±１次回折光のLB1（＋１）、LB2（−１）の
みを検出して、アライメントを行っている。
ところが、実際には、矩形形状の開口部を有する視野
絞りFSに所定の交差角（±θFS）を持った２方向から互
いに異なる周波数のアライメント光（LB1、LB2）を照射
すると、この矩形絞りFSのエッジにより回折光が発生す
る。
絞りFSに所定の交差角（±θFS）を持った２方向から互
いに異なる周波数のアライメント光（LB1、LB2）を照射
すると、この矩形絞りFSのエッジにより回折光が発生す
る。
ここで、矩形絞りFSに入射する２つのアライメント光
（LB1、LB2）は平面波として扱えるため、投影レンズ３
の瞳面Ｐでは、フランフォフアー回折として解析するこ
とができる。
（LB1、LB2）は平面波として扱えるため、投影レンズ３
の瞳面Ｐでは、フランフォフアー回折として解析するこ
とができる。
定性的には、第15図に示す如く、投影レンズ３の瞳面
Ｐ（フーリエ面）において、実線で示すアライメント光
LB1による回折強度分布DF1と、破線で示すアライメント
光LB2による回折強度分析DF2が瞳中心Ｏを対称に形成さ
れる。
Ｐ（フーリエ面）において、実線で示すアライメント光
LB1による回折強度分布DF1と、破線で示すアライメント
光LB2による回折強度分析DF2が瞳中心Ｏを対称に形成さ
れる。
ここでは、特に、アライメント精度の悪影響及ぼす回
折光について説明する。
折光について説明する。
図示の如く、BS1の位置でビームスポットを形成する
強度I0のアライメント光LB1に、強度INを有するアライ
メント光LB2の回折光から混入する一方、BS2の位置でビ
ームスポットを形成する強度I0のアライメント光LB
2に、強度INを有するアライメント光LB1の回折光か混入
する。
強度I0のアライメント光LB1に、強度INを有するアライ
メント光LB2の回折光から混入する一方、BS2の位置でビ
ームスポットを形成する強度I0のアライメント光LB
2に、強度INを有するアライメント光LB1の回折光か混入
する。
この事から、先に述べた第14図では、破線で示す如
く、周波数f1のアライメント光LB1により発生するノイ
ズ回折光lb1が、周波数f2のアライメント光LB2と同一光
路上を進行するため、このアライメント光LB2はこのノ
イズ光lb1によりビートした状態でウエハマークWMを−
θWMの入射角で照射することになる。
く、周波数f1のアライメント光LB1により発生するノイ
ズ回折光lb1が、周波数f2のアライメント光LB2と同一光
路上を進行するため、このアライメント光LB2はこのノ
イズ光lb1によりビートした状態でウエハマークWMを−
θWMの入射角で照射することになる。
一方、周波数f2のアライメント光LB2により発生する
ノイズ回折光lb2も、周波数f1のアライメント光LB1と同
一光路上を進行するため、このアライメント光LB1はノ
イズ光lb2によりビートした状態でウエハマークWMを＋
θWMの入射角で照射することになる。
ノイズ回折光lb2も、周波数f1のアライメント光LB1と同
一光路上を進行するため、このアライメント光LB1はノ
イズ光lb2によりビートした状態でウエハマークWMを＋
θWMの入射角で照射することになる。
第16図はウエハマークWM上で回折光が発生する様子を
示しており、図示の如く、このマークWMの法線（光軸）
方向にアライメント光LB2の−１次回折光LB2（−１）と
ノイズ回折光lb1の−１次回折光lb1（−１）とが発生す
るとともに、アライメント光LB1の＋１次回折光LB1（＋
１）とノイズ回折光lb2との＋１次回折光lb2（＋１）と
が発生する。
示しており、図示の如く、このマークWMの法線（光軸）
方向にアライメント光LB2の−１次回折光LB2（−１）と
ノイズ回折光lb1の−１次回折光lb1（−１）とが発生す
るとともに、アライメント光LB1の＋１次回折光LB1（＋
１）とノイズ回折光lb2との＋１次回折光lb2（＋１）と
が発生する。
また、今述べた第15図では、投影レンズ３の瞳位置の
中心Ｏにも各アライメント光の回折光が混入しているこ
とが分かる。このため、第14図では、矩形形状の開口部
を有する視野絞りFSによる各アライメント光のノイズ回
折光（lb1′、lb2′）同士がビートした状態で光軸上を
進行し、ウエハマークWMを垂直に照射することになる。
すると、第16図に示した如く、このマークWMの法線方向
に０次回折光（lb1(0)′、lb2(0)′）が発生する。
中心Ｏにも各アライメント光の回折光が混入しているこ
とが分かる。このため、第14図では、矩形形状の開口部
を有する視野絞りFSによる各アライメント光のノイズ回
折光（lb1′、lb2′）同士がビートした状態で光軸上を
進行し、ウエハマークWMを垂直に照射することになる。
すると、第16図に示した如く、このマークWMの法線方向
に０次回折光（lb1(0)′、lb2(0)′）が発生する。
以上の如く、投影レンズの瞳面Ｐと共役な位置に設け
られた検出器は、ウエハマークWMの法線方向（光軸方
向）に発生する全ての光を検出するため、検出光中にノ
イズ回折光が含まれると、検出された光ビート信号には
大きな検出誤差が含まれてしまう。
られた検出器は、ウエハマークWMの法線方向（光軸方
向）に発生する全ての光を検出するため、検出光中にノ
イズ回折光が含まれると、検出された光ビート信号には
大きな検出誤差が含まれてしまう。
したがって、本発明は、上記の問題点を全て解決し、
開口絞りにより発生する回折光がアライメント精度に及
ぼす悪影響を除去し、常に高精度かつ安定した位置検出
ができる高性能な位置検出を提供することを目的として
いる。
開口絞りにより発生する回折光がアライメント精度に及
ぼす悪影響を除去し、常に高精度かつ安定した位置検出
ができる高性能な位置検出を提供することを目的として
いる。
アライメント光学系を有し、該アライメント光学系か
らのコヒーレント光を、位置検出すべき被検物体上に形
成された回折格子に、所定の２方向で照射することによ
り発生する回折光を干渉させて、該干渉縞の強度を光電
検出する位置合わせ装置において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役
な位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジは、前記回
折格子の溝方向に対応する方向に対して傾くようにした
ものである。
らのコヒーレント光を、位置検出すべき被検物体上に形
成された回折格子に、所定の２方向で照射することによ
り発生する回折光を干渉させて、該干渉縞の強度を光電
検出する位置合わせ装置において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役
な位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジは、前記回
折格子の溝方向に対応する方向に対して傾くようにした
ものである。
また、該絞り手段の開口部を形成しているエッジの長
さをＬ、前記絞り上で形成される干渉縞のピッチを
PFS、整数をｍとするとき、少なくとも相対向する１対
のエッジが、 Ｌ＝mPFS を満足するように構成しても良い。
さをＬ、前記絞り上で形成される干渉縞のピッチを
PFS、整数をｍとするとき、少なくとも相対向する１対
のエッジが、 Ｌ＝mPFS を満足するように構成しても良い。
特に、前記絞りの開口部を平行四辺形状に構成するこ
とが好ましく、具体的には、前記開口部のエッジの傾き
をθ、前記絞り手段上で形成される干渉縞のピッチ
PFS、ウエハ上に形成された回折格子マークのピッチをP
WM、前記回折格子の配列方向に対応する前記絞り手段の
開口部のエッジの長さをＷ、前記回折格子の溝方向に対
応する方向の前記絞り手段の開口部のエッジの長さｈ、
ウエハ上における許容アライメント誤差をxWMとすると
き、 を満足するように構成することが望ましい。
とが好ましく、具体的には、前記開口部のエッジの傾き
をθ、前記絞り手段上で形成される干渉縞のピッチ
PFS、ウエハ上に形成された回折格子マークのピッチをP
WM、前記回折格子の配列方向に対応する前記絞り手段の
開口部のエッジの長さをＷ、前記回折格子の溝方向に対
応する方向の前記絞り手段の開口部のエッジの長さｈ、
ウエハ上における許容アライメント誤差をxWMとすると
き、 を満足するように構成することが望ましい。
また、前記絞りにより発生する回折光を遮光するため
の遮光手段を前記絞り手段よりも被検物体側に設けても
良い。
の遮光手段を前記絞り手段よりも被検物体側に設けても
良い。
より好ましくは、 を満足するように構成することが良い。
（作用） 以上までは、矩形絞りFSにより発生するノイズ回折光
によるアライメント精度に及ぼす悪影響について簡単に
述べたが、以下にて、この物理的現象についてさらに解
析する。
によるアライメント精度に及ぼす悪影響について簡単に
述べたが、以下にて、この物理的現象についてさらに解
析する。
第16図に示した如く、アライメント光LB1によりウエ
ハマークWMの法線方向に発生する＋１次回折光LB1（＋
１）の振幅をA1、アライメント光LB2によりウエハマー
クWMの法線方向に発生する−１次回折光LB2（−１）の
振幅をA2、アライメント光LB2と同一光路上を進行する
ノイズ光回折光lb1によりウエハマークWMの法線方向に
発生する−１次回折光lb1（−１）の振幅をb1、アライ
メント光LB1と同一光路上を進行するノイズ回折光lb2に
よりウエハマークWMの法線方向に発生する＋１次回折光
lb2（＋１）の振幅をb2とするとき、検出器にて光電検
出される光ビート信号SWMは、次式にて与えられる。
ハマークWMの法線方向に発生する＋１次回折光LB1（＋
１）の振幅をA1、アライメント光LB2によりウエハマー
クWMの法線方向に発生する−１次回折光LB2（−１）の
振幅をA2、アライメント光LB2と同一光路上を進行する
ノイズ光回折光lb1によりウエハマークWMの法線方向に
発生する−１次回折光lb1（−１）の振幅をb1、アライ
メント光LB1と同一光路上を進行するノイズ回折光lb2に
よりウエハマークWMの法線方向に発生する＋１次回折光
lb2（＋１）の振幅をb2とするとき、検出器にて光電検
出される光ビート信号SWMは、次式にて与えられる。
SWM＝A1cos（ω1ｔ＋φ1）＋A2cos（ω2ｔ＋φ2）＋b1c
os（ω1ｔ＋δ1）＋b2cos（ω2ｔ＋δ2） ……（１） 検出器で検出される信号は、強度（振幅の２乗）の時
間平均であるため、Δω＝ω1−ω2とするときの検出信
号強度は、以下の如くなる。
os（ω1ｔ＋δ1）＋b2cos（ω2ｔ＋δ2） ……（１） 検出器で検出される信号は、強度（振幅の２乗）の時
間平均であるため、Δω＝ω1−ω2とするときの検出信
号強度は、以下の如くなる。
今、ウエハマークWMのピッチをPWMとして、例えばウ
エハがＸ方向へｘだけ変位すると、これに対応する位相
差は、 となる。
エハがＸ方向へｘだけ変位すると、これに対応する位相
差は、 となる。
そこで、説明をより簡単とするために、A1＝A2≡Ａ、
b1＝b2≡ｂとし、また上記のウエハの移動により位相差
以外の初期位相は全て零とすると、（２）式は次式で与
えられる この（３）式から分かるように、検出器にて観測され
る光ビート信号は、（３）式の右辺の第２項及び第３項
のみとなり、ウエハのＸ方向への変位に従って第２項の
位相のみが変化し、第３項はウエハのＸ方向への変位に
全く関係ないノイズ成分となる。
b1＝b2≡ｂとし、また上記のウエハの移動により位相差
以外の初期位相は全て零とすると、（２）式は次式で与
えられる この（３）式から分かるように、検出器にて観測され
る光ビート信号は、（３）式の右辺の第２項及び第３項
のみとなり、ウエハのＸ方向への変位に従って第２項の
位相のみが変化し、第３項はウエハのＸ方向への変位に
全く関係ないノイズ成分となる。
したがって、検出器により観測される光ビート信号SW
とAOMのドライブ信号DSとの位相差は、（３）式の右辺
の第２項及び第３項の合成波形との差として検出される
ことが理解できる。
とAOMのドライブ信号DSとの位相差は、（３）式の右辺
の第２項及び第３項の合成波形との差として検出される
ことが理解できる。
ここで、ウエハのＸ方向の変位ｘに伴う位相の変化α
は次式で表現することができる。
は次式で表現することができる。
先に述べた（３）式の第３項の誤差成分項の悪影響に
より、実際に検出される位相差は、第17図に示す如く、
αPとなり、位相誤差が最大となる時は、α＝π/2の時
である。
より、実際に検出される位相差は、第17図に示す如く、
αPとなり、位相誤差が最大となる時は、α＝π/2の時
である。
この場合において、A2＋b2＞＞2Abであるとすると、
位相誤差量αe（＝α−αP）は、 と近似することができる。
位相誤差量αe（＝α−αP）は、 と近似することができる。
さらに、Ａ＞＞ｂであるとすると、この（５）式は、 と近似することができる。
このように、アライメントは、AOMのドライブ信号差
｜DS1−DS2｜と、検出にて得られる光ビート信号SWMと
の相対的位相差を、ウエハの変位量に対応させて行って
いるため、位相誤差が直接、位置の誤差となって検出精
度に大きな影響を及ぼしていることが理解できる。
｜DS1−DS2｜と、検出にて得られる光ビート信号SWMと
の相対的位相差を、ウエハの変位量に対応させて行って
いるため、位相誤差が直接、位置の誤差となって検出精
度に大きな影響を及ぼしていることが理解できる。
ここで、位相誤差をαe、ウエハ上に形成される回折
格子のウエハマークWMのピッチをPWMとするとき、ウエ
ハマーク上に形成される干渉縞のピッチがPWM/2なの
で、ウエハの位置誤差xeは、 となる。
格子のウエハマークWMのピッチをPWMとするとき、ウエ
ハマーク上に形成される干渉縞のピッチがPWM/2なの
で、ウエハの位置誤差xeは、 となる。
一例として、ウエハマークWMのピッチを８μｍ、ウエ
ハの位置誤差を0.02μｍ以下とすると、上式の（４）か
ら、 となる。
ハの位置誤差を0.02μｍ以下とすると、上式の（４）か
ら、 となる。
この場合において、矩形絞りFSにより各アライメント
光（LB1、LB2）中に含まれるノイズ回折光（lb1、lb2）
の比率は（６）式のb/A＝αe/2より以下の条件を満足さ
せる必要がある。
光（LB1、LB2）中に含まれるノイズ回折光（lb1、lb2）
の比率は（６）式のb/A＝αe/2より以下の条件を満足さ
せる必要がある。
そこで、投影レンズの瞳面Ｐ（フーリエ面）にて各ア
ライメント光に実際に混入するノイズ回折光の振幅を求
める。この瞳面Ｐでは、先に述べた如く、フランフォフ
アー回折として解析することができるため、視野絞りFS
から発生する回折光の射出角の正弦の値をξとし、この
ξを瞳面（フーリエ面）での座標とすると、この瞳面Ｐ
での各回折光の振幅分布は、次式にて与えられる。
ライメント光に実際に混入するノイズ回折光の振幅を求
める。この瞳面Ｐでは、先に述べた如く、フランフォフ
アー回折として解析することができるため、視野絞りFS
から発生する回折光の射出角の正弦の値をξとし、この
ξを瞳面（フーリエ面）での座標とすると、この瞳面Ｐ
での各回折光の振幅分布は、次式にて与えられる。
但し、回折光の振幅をｂ、視野絞りFSに入射する平面
波の振幅をA0、アライメント光（LB1、LB2）の波長を
λ、視野絞りの幅ｗ、瞳面Ｐの中心Ｏからビームスポッ
ト（BS1、BS2）までの距離を±ξ0（＝sin±θFS＝±λ
／2PFS）、視野絞りFSを照射するアライメント光（L
B1、LB2）の入射角を±θFS、視野絞り上で形成される
干渉縞のピッチをPFS、sin0/0＝１とする。
波の振幅をA0、アライメント光（LB1、LB2）の波長を
λ、視野絞りの幅ｗ、瞳面Ｐの中心Ｏからビームスポッ
ト（BS1、BS2）までの距離を±ξ0（＝sin±θFS＝±λ
／2PFS）、視野絞りFSを照射するアライメント光（L
B1、LB2）の入射角を±θFS、視野絞り上で形成される
干渉縞のピッチをPFS、sin0/0＝１とする。
第18図は、（９）式を実際にグラフ化したものであ
り、この図の（ａ）は投影レンズの瞳面Ｐにおけるアラ
イメント光LB2による回折振幅分布を示しており、
（ｂ）は投影レンズの瞳面Ｐにおけるアライメント光LB
2による回折振幅分布を示している。尚、この２つの図
は、投影レンズの瞳面Ｐでは先に述べた第15図の示した
回折強度分布から裏付けられることが分かる。
り、この図の（ａ）は投影レンズの瞳面Ｐにおけるアラ
イメント光LB2による回折振幅分布を示しており、
（ｂ）は投影レンズの瞳面Ｐにおけるアライメント光LB
2による回折振幅分布を示している。尚、この２つの図
は、投影レンズの瞳面Ｐでは先に述べた第15図の示した
回折強度分布から裏付けられることが分かる。
例えば、投影レンズの瞳面Ｐにおいて、第18図（ａ）
に示す如く、アライメント光LB1のビームスポット位置B
S（ξ＝＋ξ0）におけるノイズ回折光lb2の振幅ｂ、も
しくは第18図（ｂ）に示す如く、アライメント光LB2の
ビームスポット位置BS2（ξ＝−ξ0）におけるノイズ回
折光lb1の振幅ｂの大きさを求めると、（９）式は以下
の如くなる。
に示す如く、アライメント光LB1のビームスポット位置B
S（ξ＝＋ξ0）におけるノイズ回折光lb2の振幅ｂ、も
しくは第18図（ｂ）に示す如く、アライメント光LB2の
ビームスポット位置BS2（ξ＝−ξ0）におけるノイズ回
折光lb1の振幅ｂの大きさを求めると、（９）式は以下
の如くなる。
一例として、視野絞り上で形成される干渉縞のピッチ
PFSを４μｍ、矩形絞りの幅Ｗを50μｍであるとする
と、（10）式は、 となり、先に述べた（７）式のb/A0≦0.016という値よ
りも大きくなる。
PFSを４μｍ、矩形絞りの幅Ｗを50μｍであるとする
と、（10）式は、 となり、先に述べた（７）式のb/A0≦0.016という値よ
りも大きくなる。
すなわち、この場合、矩形形状の視野絞りFSを適用し
た構成では、この絞りFSからの回折の影響のため、0.02
μｍ以下の精度を確保することが困難となることが分か
る。
た構成では、この絞りFSからの回折の影響のため、0.02
μｍ以下の精度を確保することが困難となることが分か
る。
また、矩形絞りFSにより光軸方向に進行し投影レンズ
の瞳面Ｐの中心Ｏ（ξ＝０）を通過する一方のノイズ光
の振幅ｂは、（９）式より、 となり、視野絞りの幅ｗ、視野絞り上で形成される干渉
縞のピッチをPFSを先に述べた値と同様にすれば、 となり、先に述べた（７）式の0.016よりも大きくなっ
て、結果的に、高精度なアライメントが困難となる。
の瞳面Ｐの中心Ｏ（ξ＝０）を通過する一方のノイズ光
の振幅ｂは、（９）式より、 となり、視野絞りの幅ｗ、視野絞り上で形成される干渉
縞のピッチをPFSを先に述べた値と同様にすれば、 となり、先に述べた（７）式の0.016よりも大きくなっ
て、結果的に、高精度なアライメントが困難となる。
以上の如く、本発明は、アライメント光学系におい
て、ウエハもしくはレチクルと共役位置に設けられた視
野絞りFSにより発生するノイズ回折光がアライメント精
度に悪影響を及ぼすという物理的現象に着目し、これを
軽減するために、ウエハ状に形成された回折格子マーク
の溝方向に対する視野絞りFSのエッジの形状を十分に考
慮したものである。
て、ウエハもしくはレチクルと共役位置に設けられた視
野絞りFSにより発生するノイズ回折光がアライメント精
度に悪影響を及ぼすという物理的現象に着目し、これを
軽減するために、ウエハ状に形成された回折格子マーク
の溝方向に対する視野絞りFSのエッジの形状を十分に考
慮したものである。
〔実施例１〕 本実施例の概略構成図を示す第１図において、先に述
べた第13図と同一部材については、同じ符号を付してあ
る。
べた第13図と同一部材については、同じ符号を付してあ
る。
第13図と構成上において異なる所は、矩形状の開口部
を有する視野絞りFSの代わりに、第２図に示す如く平行
四辺形状の開口部を有する視野絞りFSを設けた点であ
る。したがって、その他の構成及び動作についての説明
は省略する。尚、動作については、例えば本件と同一出
願人による特開昭62−56818号公報にて詳述されてい
る。
を有する視野絞りFSの代わりに、第２図に示す如く平行
四辺形状の開口部を有する視野絞りFSを設けた点であ
る。したがって、その他の構成及び動作についての説明
は省略する。尚、動作については、例えば本件と同一出
願人による特開昭62−56818号公報にて詳述されてい
る。
この視野絞りFSのエッジ（e1、e2）は、第２図に示す
如く、ウエハマークWMの配列（ピッチ）方向に対応する
Ｙ方向に沿って伸びており、エッジ（e3、e4）はウエハ
マークWMの溝方向（配列方向に対して垂直方向）に対応
するＺ方向に対してθ傾いた方向に沿って伸びている。
如く、ウエハマークWMの配列（ピッチ）方向に対応する
Ｙ方向に沿って伸びており、エッジ（e3、e4）はウエハ
マークWMの溝方向（配列方向に対して垂直方向）に対応
するＺ方向に対してθ傾いた方向に沿って伸びている。
そして、第１図に示す如く、この平行四辺形状の開口
部を有する視野絞りFSに、互いに異なる周波数のコヒー
レント光（LB1、LB2）が光軸を挟んで対称となるように
所定の入射角（±θFS）を持った２方向で照射する。
部を有する視野絞りFSに、互いに異なる周波数のコヒー
レント光（LB1、LB2）が光軸を挟んで対称となるように
所定の入射角（±θFS）を持った２方向で照射する。
すると、第３図に示す如く、視野絞りFSの開口部のＺ
方向に対するエッジ（e3、e4）傾きθに応じて、投影レ
ンズ３の瞳面Ｐにおける各コヒーレント光の回折光の発
生方向は、投影レンズの瞳面Ｐ（フーリエ面）のξη座
標において、ξ方向に対してθ傾く一方、ｘ方向に沿っ
た開口部のエッジ（e1、e2）による各コヒーレント光の
回折光の発生方向は、投影レンズの瞳面Ｐ（フーリエ
面）において、η方向となる。尚、第１図における視野
絞りFSから発生する回折光のXY方向に対応する射出角の
正弦の値を瞳面でのξη座標としている。
方向に対するエッジ（e3、e4）傾きθに応じて、投影レ
ンズ３の瞳面Ｐにおける各コヒーレント光の回折光の発
生方向は、投影レンズの瞳面Ｐ（フーリエ面）のξη座
標において、ξ方向に対してθ傾く一方、ｘ方向に沿っ
た開口部のエッジ（e1、e2）による各コヒーレント光の
回折光の発生方向は、投影レンズの瞳面Ｐ（フーリエ
面）において、η方向となる。尚、第１図における視野
絞りFSから発生する回折光のXY方向に対応する射出角の
正弦の値を瞳面でのξη座標としている。
このため、投影レンズ３の瞳面Ｐ（フーリエ面）にお
いては、各ビームスポット位置（BS1、BS2）を中心に、
ξ方向に対してθ傾いた方向に沿った回折強度分布とη
方向に沿った回折強度分布とが形成される。
いては、各ビームスポット位置（BS1、BS2）を中心に、
ξ方向に対してθ傾いた方向に沿った回折強度分布とη
方向に沿った回折強度分布とが形成される。
このとき、ビームスポットBS1を形成するアライメン
ト光LB1についての回折強度は、具体的に、第４図に示
す如く、原点Ｏから周辺へ行くに従って減衰するような
回折強度分布DF1となっており、黒点で示した位置に各
回折強度の極大値が存在する２次元的な広がりを有して
いる。
ト光LB1についての回折強度は、具体的に、第４図に示
す如く、原点Ｏから周辺へ行くに従って減衰するような
回折強度分布DF1となっており、黒点で示した位置に各
回折強度の極大値が存在する２次元的な広がりを有して
いる。
図示の如く、２次元的に分布しているノイズ回折光
が、瞳中心Ｏ及びビームスポットBS2位置（−ξ0、０）
に僅かながら悪影響を及ぼしていることが分かる。
が、瞳中心Ｏ及びビームスポットBS2位置（−ξ0、０）
に僅かながら悪影響を及ぼしていることが分かる。
したがって、先にも述べた如く、投影レンズ３の瞳面
Ｐ（フーリエ面）に共役な位置（もしくはウエハに関し
て共役な位置）に設けられた検出器の受光面に達するノ
イズ光を軽減するには、アライメント光（LB1、LB2）を
ウエハマークWMへ送光する際に、投影レンズの瞳面Ｐの
ξη座標において、この瞳中心位置Ｏ、もしくは各アラ
イメント光のビームスポットが形成される位置（BS1、B
S2）に及ぼす矩形絞りFSの回折光の影響を軽減できるよ
うな視野絞りのエッジ（e3、e4）の傾きθを決定しなけ
ればならない。
Ｐ（フーリエ面）に共役な位置（もしくはウエハに関し
て共役な位置）に設けられた検出器の受光面に達するノ
イズ光を軽減するには、アライメント光（LB1、LB2）を
ウエハマークWMへ送光する際に、投影レンズの瞳面Ｐの
ξη座標において、この瞳中心位置Ｏ、もしくは各アラ
イメント光のビームスポットが形成される位置（BS1、B
S2）に及ぼす矩形絞りFSの回折光の影響を軽減できるよ
うな視野絞りのエッジ（e3、e4）の傾きθを決定しなけ
ればならない。
そこで、第４図に示した投影レンズ３の瞳面Ｐ（フー
リエ面）のξη座標における振幅分布を解析すると、次
式の如くなる。
リエ面）のξη座標における振幅分布を解析すると、次
式の如くなる。
但し、ウエハマークWMの配列方向に対応する方向にお
ける視野絞りFSの横エッジの長さをＷ、この横エッジに
対して直角方向（ウエハマークWMの溝方向に対応する方
向）の縦エッジの長さをｈ、横エッジの傾きをθ、sin0
/0＝１とする。
ける視野絞りFSの横エッジの長さをＷ、この横エッジに
対して直角方向（ウエハマークWMの溝方向に対応する方
向）の縦エッジの長さをｈ、横エッジの傾きをθ、sin0
/0＝１とする。
そこで、先ず、第３図に示した如く、アライメント光
LB2による回折光DF2が、座標（＋ξ0、０）のビームス
ポット位置BS1を通過するアライメント光LB1に混入する
ノイズ光の振幅、もしくはアライメント光LB1による回
折光DF1が、座標（−ξ0、０）のビームスポット位置BS
2を通過するアライメント光LB2に混入するノイズ光の振
幅は、上記の（11）式より以下の如く求められる。
LB2による回折光DF2が、座標（＋ξ0、０）のビームス
ポット位置BS1を通過するアライメント光LB1に混入する
ノイズ光の振幅、もしくはアライメント光LB1による回
折光DF1が、座標（−ξ0、０）のビームスポット位置BS
2を通過するアライメント光LB2に混入するノイズ光の振
幅は、上記の（11）式より以下の如く求められる。
但し、瞳の中心Ｏへ達する光とビームスポットBS
1（またはBS2）へ達する光とのなす角θFSの正弦、即ち
sinθFSをξ0、アライメント光（LB1、LB2）の波長を
λ、視野絞り上で形成される干渉縞のピッチをPFS、ξ0
＝λ／2PFS、とする。
1（またはBS2）へ達する光とのなす角θFSの正弦、即ち
sinθFSをξ0、アライメント光（LB1、LB2）の波長を
λ、視野絞り上で形成される干渉縞のピッチをPFS、ξ0
＝λ／2PFS、とする。
ここで、第５図に示す如く、レンズ17及び投影レンズ
３が正弦条件を満足しているとするとき、視野絞りFSと
ウエハとの間に配置されているレンズの合成倍率Ｍは、 となる。
３が正弦条件を満足しているとするとき、視野絞りFSと
ウエハとの間に配置されているレンズの合成倍率Ｍは、 となる。
この（13）式により、ウエハマークWMのピッチを
PWM、ウエハマーク上の回折格子マークWMを照射する各
アライメント光の入射角をθw、sinθw＝ξ0′、アライ
メント光（LB1、L2）によるウエハマークWMからの±ｎ
次の回折光を検出するとすると、 ξ0＝Ｍξ0′＝nMλ／PWM PWM＝2nMPFS の関係が成立する。
PWM、ウエハマーク上の回折格子マークWMを照射する各
アライメント光の入射角をθw、sinθw＝ξ0′、アライ
メント光（LB1、L2）によるウエハマークWMからの±ｎ
次の回折光を検出するとすると、 ξ0＝Ｍξ0′＝nMλ／PWM PWM＝2nMPFS の関係が成立する。
このため、上記（12）は、 と表現することができる。
以上の如く、この（12）及び（14）式から分かるよう
に、視野絞りFSの開口部形状のエッジ傾きθの最適な範
囲を見出すことにより、アライメント精度に悪影響を及
ぼす要因を除去することができる。
に、視野絞りFSの開口部形状のエッジ傾きθの最適な範
囲を見出すことにより、アライメント精度に悪影響を及
ぼす要因を除去することができる。
そこで、先ず回折光により含まれる誤差が最大となる
状況を考慮して、上記の（14）式における分子の値が最
大となるように、sinの項の値を１とすれば、 （12）式より、 （14）式より、 となる。
状況を考慮して、上記の（14）式における分子の値が最
大となるように、sinの項の値を１とすれば、 （12）式より、 （14）式より、 となる。
一例として、作用の項目の所で述べた如く、ウエハ上
における0.02μｍ以下のアライメント精度を確保するた
めに、（８）式より、b/A0≦0.016とし、視野絞りFSと
ウエハとの間に配置されているレンズの合成倍率Ｍを１
（θW＝θFS）、検出する回折光を±１次回折光、ウエ
ハ上の回折格子マークWMのピッチPWM（＝2PFS）を８μ
ｍ、視野絞りFSの横エッジの長さＷを50μｍ、この横エ
ッジに対して直角方向の縦エッジの長さｈを30μｍとす
ると、縦エッジの傾きθは、上記の（15）式または（1
6）式より、θ≧3.9°となる。
における0.02μｍ以下のアライメント精度を確保するた
めに、（８）式より、b/A0≦0.016とし、視野絞りFSと
ウエハとの間に配置されているレンズの合成倍率Ｍを１
（θW＝θFS）、検出する回折光を±１次回折光、ウエ
ハ上の回折格子マークWMのピッチPWM（＝2PFS）を８μ
ｍ、視野絞りFSの横エッジの長さＷを50μｍ、この横エ
ッジに対して直角方向の縦エッジの長さｈを30μｍとす
ると、縦エッジの傾きθは、上記の（15）式または（1
6）式より、θ≧3.9°となる。
したがって、アライメント光（LB1、LB2）に混入する
ノイズ回折光の影響を軽減するには、θ≧3.9°を満足
するような開口部のエッジ（e3、e4）を構成すれば良
い。
ノイズ回折光の影響を軽減するには、θ≧3.9°を満足
するような開口部のエッジ（e3、e4）を構成すれば良
い。
一般的には、（15）または（16）式における（右辺）
の値が（左辺）の値以上となるようなエッジの傾きθを
有する視野絞りFSを設けることによりアライメント精度
が保証される。
の値が（左辺）の値以上となるようなエッジの傾きθを
有する視野絞りFSを設けることによりアライメント精度
が保証される。
さて、（６）式におけるＡをA0、xWMをウエハ上での
許容アライメント誤差（μｍ）として、（７）式におけ
るxeをxWMとすると、次式が求められる。
許容アライメント誤差（μｍ）として、（７）式におけ
るxeをxWMとすると、次式が求められる。
そこで、（15）式〜（17）式より、次式を導出するこ
とができる。
とができる。
上式（18）及び（19）を満足する開口部を有する視野
絞りをアライメント光学系中に設けた場合、視野絞りFS
により光軸方向に発生する回折光（lb1′、lb2′）の影
響を考慮していないため、アライメント光学系において
視野絞りFSよりもウエハ側の光路中に、例えば、第１図
の破線に示す如く、０次光のみを通過させるような遮光
部材50を配置することが望ましい。これにより、初めて
xWM（μｍ）以下のウエハ上でのアライメント精度が保
証される。
絞りをアライメント光学系中に設けた場合、視野絞りFS
により光軸方向に発生する回折光（lb1′、lb2′）の影
響を考慮していないため、アライメント光学系において
視野絞りFSよりもウエハ側の光路中に、例えば、第１図
の破線に示す如く、０次光のみを通過させるような遮光
部材50を配置することが望ましい。これにより、初めて
xWM（μｍ）以下のウエハ上でのアライメント精度が保
証される。
次に、視野絞りFSにより光軸方向に発生する回折光
（lb1′、lb2′）の影響を軽減するには、上記の（11）
式においてξ＝０、η＝０とすれば、光軸上の光路に混
入するノイズ回折光の影響を求めることができ、（15）
式及び（16）式と同様に、（11）式における分子が最大
となるとき、すなわちsinの項の値を１とすれば以下の
式が得られる。
（lb1′、lb2′）の影響を軽減するには、上記の（11）
式においてξ＝０、η＝０とすれば、光軸上の光路に混
入するノイズ回折光の影響を求めることができ、（15）
式及び（16）式と同様に、（11）式における分子が最大
となるとき、すなわちsinの項の値を１とすれば以下の
式が得られる。
但し、A0は視野絞りFSを２方向で照射する一方のアラ
イメント光の振幅、ｂは視野絞りFSにより光軸方向に発
生するノイズ回折光の振幅である。
イメント光の振幅、ｂは視野絞りFSにより光軸方向に発
生するノイズ回折光の振幅である。
このノイズ光を除去するためには、上述と同様に、
（６）式におけるＡをA0、（７）式におけるxeをxWMと
すると、この両式より、上記の（20）及び（21）式は、
以下の如く表現することができる。
（６）式におけるＡをA0、（７）式におけるxeをxWMと
すると、この両式より、上記の（20）及び（21）式は、
以下の如く表現することができる。
したがって、一般的に（22）式または（23）式を満足
するように、視野絞りFSの開口部のエッジ（e3、e4）を
構成すれば、この視野絞りFSにより光軸方向に発生する
回折光（lb1′、lb2′）の影響を軽減することができだ
けでなく、上記のアライメント光に混入するノイズ回折
光をも同時に軽減することができる。
するように、視野絞りFSの開口部のエッジ（e3、e4）を
構成すれば、この視野絞りFSにより光軸方向に発生する
回折光（lb1′、lb2′）の影響を軽減することができだ
けでなく、上記のアライメント光に混入するノイズ回折
光をも同時に軽減することができる。
すなわち、条件（22）式または（23）式を満足するよ
うに視野絞りFSを構成することにより、検出されるべき
光ビート信号中に結果的に悪影響を及ぼすノイズ回折光
の影響を全て排除することができる。
うに視野絞りFSを構成することにより、検出されるべき
光ビート信号中に結果的に悪影響を及ぼすノイズ回折光
の影響を全て排除することができる。
一例として、上述した値と同様に、Ｍ＝１（θWM＝θ
FS）、PWM（＝2PFS）＝８μｍ、ｗ＝50μｍ、ｈ＝30μ
ｍ、xWM≦0.02μｍとすれば、（22）式または（23）式
より、一義的に、θ≧16.7°となり、この条件を満足す
るように構成すれば良い。
FS）、PWM（＝2PFS）＝８μｍ、ｗ＝50μｍ、ｈ＝30μ
ｍ、xWM≦0.02μｍとすれば、（22）式または（23）式
より、一義的に、θ≧16.7°となり、この条件を満足す
るように構成すれば良い。
尚、（22）式または（23）式を満足するように視野絞
りFSのエッジを構成した場合、第１図に示した遮光部材
50を不要とすることができる。
りFSのエッジを構成した場合、第１図に示した遮光部材
50を不要とすることができる。
〔実施例２〕 次に本実施例の第２実施例について説明する。
第13図で示した如き、矩形状の開口部を有する視野絞
りFSを設けた従来の構成にてアライメントを行うと、作
用の項目で述べた如く、（３）式の第３項の2Ab cosω
ｔが検出信号に直接、悪影響を及ぼしており、このAbの
値は、先に求めた（９）式より、 が求められる。
りFSを設けた従来の構成にてアライメントを行うと、作
用の項目で述べた如く、（３）式の第３項の2Ab cosω
ｔが検出信号に直接、悪影響を及ぼしており、このAbの
値は、先に求めた（９）式より、 が求められる。
この（24）式を実際にグラフ化したものを第６図に示
している。図示の如く、この関数は、ウエハの移動に対
して全く関係なく、投影レンズ３の瞳面Ｐ（フーリエ
面）における±ξ位置を通過した光束が最大誤差を引き
起す光ビート信号となっていることが分かる。
している。図示の如く、この関数は、ウエハの移動に対
して全く関係なく、投影レンズ３の瞳面Ｐ（フーリエ
面）における±ξ位置を通過した光束が最大誤差を引き
起す光ビート信号となっていることが分かる。
さて、視野絞りFSとウエハとの間に配置されたレンズ
の合成倍率をＭ（＝sinθFS/sinθWM）、アライメント
光の波長をλとし、ウエハマークWMから±１次回折光を
検出するとするとき、視野絞りFS上に形成される干渉縞
のピッチPFSは、以下の如くなる。
の合成倍率をＭ（＝sinθFS/sinθWM）、アライメント
光の波長をλとし、ウエハマークWMから±１次回折光を
検出するとするとき、視野絞りFS上に形成される干渉縞
のピッチPFSは、以下の如くなる。
但し、sinθWM＝λ／PWMである。
今、第７図に示す如く、矩形形状の開口部を有する視
野絞りFSにおいて、ウエハマークWMの配列（ピッチ）方
向に対応する横エッジの長さをＷ、ｍを整数とすると
き、Ｗ＝mPFS（＝mPWM/2M）を満足するように構成する
と、先に述べた（24）式は、 となる。
野絞りFSにおいて、ウエハマークWMの配列（ピッチ）方
向に対応する横エッジの長さをＷ、ｍを整数とすると
き、Ｗ＝mPFS（＝mPWM/2M）を満足するように構成する
と、先に述べた（24）式は、 となる。
ここで、上記の（26）式より、±ξ0（＝Ｍλ／PWM）
位置でのAbの値を求めると、 となり、上記の（26）式をグラフ化した第８図に示す如
く、Abの値は、フーリエ面上における±ξ0近傍で正と
負が反転するため、検出器にて得られるノイズ光の影響
が抑えられることが分かる。尚、以上に述べた本実施例
においては、ウエハマークWMからの±１次回折光を検出
する場合について述べたが、ウエハマークWMからの±ｎ
次回折光を検出する際においても有効であることは言う
までもない。
位置でのAbの値を求めると、 となり、上記の（26）式をグラフ化した第８図に示す如
く、Abの値は、フーリエ面上における±ξ0近傍で正と
負が反転するため、検出器にて得られるノイズ光の影響
が抑えられることが分かる。尚、以上に述べた本実施例
においては、ウエハマークWMからの±１次回折光を検出
する場合について述べたが、ウエハマークWMからの±ｎ
次回折光を検出する際においても有効であることは言う
までもない。
また、本実施例では、ウエハ上に形成された回折格子
マークWMを所定の入射角を持った２方向に照射するアラ
イメント光（LB1、LB2）に混在するノイズ光の影響のみ
を考慮した場合であるため、第１図の破線で示した如
く、アライメント光学系において視野絞りFSよりもウエ
ハ側の光路中に、互いに異なる周波数のアライメント光
（LB1、LB2）のみを通過させるような遮光部材50を配置
することが望ましい。
マークWMを所定の入射角を持った２方向に照射するアラ
イメント光（LB1、LB2）に混在するノイズ光の影響のみ
を考慮した場合であるため、第１図の破線で示した如
く、アライメント光学系において視野絞りFSよりもウエ
ハ側の光路中に、互いに異なる周波数のアライメント光
（LB1、LB2）のみを通過させるような遮光部材50を配置
することが望ましい。
尚、以上に述べた実施例１〜２においては、ウエハか
らの位置情報を含んだ光ビート信号を検出し、音響光学
素子（AOM）とドライブさせる信号との位相差が零とな
るようにアライメントを行っているが、音響光学素子に
より周波数変調したアライメント光（LB1、LB2）をビー
ムスプリッター等で分割することにより得られる参照光
を光電検出して、この参照信号と上記ウエハからの位置
情報を含んだ光ビート信号との位相差が零となるように
アライメントを行っても良い。
らの位置情報を含んだ光ビート信号を検出し、音響光学
素子（AOM）とドライブさせる信号との位相差が零とな
るようにアライメントを行っているが、音響光学素子に
より周波数変調したアライメント光（LB1、LB2）をビー
ムスプリッター等で分割することにより得られる参照光
を光電検出して、この参照信号と上記ウエハからの位置
情報を含んだ光ビート信号との位相差が零となるように
アライメントを行っても良い。
〔実施例３〕 次に本発明の第３実施例を第９図を参照しながら説明
する。第９図において、第１図と同一の部材については
同じ符号を付してある。
する。第９図において、第１図と同一の部材については
同じ符号を付してある。
本実施例ではアライメント光（LB1、LB2）をレチク
ル、投影レンズを介してウエハに照射することにより、
レチクルからの位置情報を含んだ光ビート信号とウエハ
からの位置の情報を含んだ光ビート信号とを光電検出す
ることによりレチクルとウエハとの相対的な位置合わせ
を行うものである。
ル、投影レンズを介してウエハに照射することにより、
レチクルからの位置情報を含んだ光ビート信号とウエハ
からの位置の情報を含んだ光ビート信号とを光電検出す
ることによりレチクルとウエハとの相対的な位置合わせ
を行うものである。
アライメント光学系については、先に述べているため
簡単に説明すると、レーザー10から射出されるレーザー
光は、ビームスプリッター12で２分割された後、各AOM1
4a、14bにより各光束は互いに異なる周波数に変調さ
れ、視野絞りFSを所定の入射角（±θFS）を持った２方
向で照射する。
簡単に説明すると、レーザー10から射出されるレーザー
光は、ビームスプリッター12で２分割された後、各AOM1
4a、14bにより各光束は互いに異なる周波数に変調さ
れ、視野絞りFSを所定の入射角（±θFS）を持った２方
向で照射する。
この絞りFSの開口部は、第２図で示した如く、平行四
辺形状に形成されており、この視野絞りFSを介した各ア
ライメント光（LB1、LB2）は、反射ミラー17、対物レン
ズ18、ビームスプリッター19、ダイクロイックミラー20
を介して、レチクル上に形成された回折格子マークRM
（以下、レチクルマークと言う）を所定の入射角（±θ
RM）を持った２方向で照射する。
辺形状に形成されており、この視野絞りFSを介した各ア
ライメント光（LB1、LB2）は、反射ミラー17、対物レン
ズ18、ビームスプリッター19、ダイクロイックミラー20
を介して、レチクル上に形成された回折格子マークRM
（以下、レチクルマークと言う）を所定の入射角（±θ
RM）を持った２方向で照射する。
ここで、アライメント光（LB1、LB2）が視野絞りFSを
照射するときの入射角（±θFS）と、アライメント光
（LB1、LB2）がレチクルマークRMを照射するときの入射
角（±θRM）との関係は、第５図に示した如く、視野絞
りFSとレチクルとの間に配置されているレンズ18の結像
倍率をm1とするとき、 ±θFS＝±m1θRM となる。
照射するときの入射角（±θFS）と、アライメント光
（LB1、LB2）がレチクルマークRMを照射するときの入射
角（±θRM）との関係は、第５図に示した如く、視野絞
りFSとレチクルとの間に配置されているレンズ18の結像
倍率をm1とするとき、 ±θFS＝±m1θRM となる。
レチクルは、第10図（ａ）に示す如く、このレチクル
マークRMと隣接した位置に、先に述べた視野絞りFSのエ
ッジ（e3、e4）の傾きθと同様にθ傾斜したエッジを有
する平行四辺形状の透過窓部P0が設けられており、アラ
イメント光は、レチクルマークRMと平行四辺形状の透過
窓部P0とを同時にカバーする領域を照射する。
マークRMと隣接した位置に、先に述べた視野絞りFSのエ
ッジ（e3、e4）の傾きθと同様にθ傾斜したエッジを有
する平行四辺形状の透過窓部P0が設けられており、アラ
イメント光は、レチクルマークRMと平行四辺形状の透過
窓部P0とを同時にカバーする領域を照射する。
このレチクルマークRMを２方向で照射したアライメン
ト光（LB1、LB2）により法線方向（光軸方向）へ発生す
る検出用の±１次回折光は、ダイクロイックミラー20、
ビームスプリッター19、レンズ200、空間フィルター201
に達する。
ト光（LB1、LB2）により法線方向（光軸方向）へ発生す
る検出用の±１次回折光は、ダイクロイックミラー20、
ビームスプリッター19、レンズ200、空間フィルター201
に達する。
この空間フィルターは、撮影レンズ３の瞳と共役な位
置に設けられ、光軸方向に進行する光束（レチクルマー
クRMからの±１次回折光、及び後述するウエハマークWM
からの±１次回折光）のみを透過させ、不要な光束をフ
ィルタリングする機能を有している。
置に設けられ、光軸方向に進行する光束（レチクルマー
クRMからの±１次回折光、及び後述するウエハマークWM
からの±１次回折光）のみを透過させ、不要な光束をフ
ィルタリングする機能を有している。
空間フィルター201を介したレチクルマークRMからの
検出用の±１次回折光は、ビームスプリッター203を反
射し、マスク部材204を介して検出器205でレチクル１の
位置情報を含んだ光ビート信号SRMが光電検出される。
検出用の±１次回折光は、ビームスプリッター203を反
射し、マスク部材204を介して検出器205でレチクル１の
位置情報を含んだ光ビート信号SRMが光電検出される。
このマスク部材204はレチクルと共役な位置に設けら
れており、第11図（ａ）に示す如く、レチクルマークRM
からの±１次回折光のみを透過されるように、レチクル
マークRMに対応して開口部ARMが設けられている。
れており、第11図（ａ）に示す如く、レチクルマークRM
からの±１次回折光のみを透過されるように、レチクル
マークRMに対応して開口部ARMが設けられている。
一方、第10図（ａ）に示した如く、レチクルマークRM
に隣接した位置に設けられた平行四辺形状の透過窓部P0
を介したアライメント（LB1、LB1）は、投影レンズ３を
介してウエハ上に形成された回折格子マーク（ウエハマ
ーク）WMを所定の入射角θWMを持った２方向で照射する
ことになる。
に隣接した位置に設けられた平行四辺形状の透過窓部P0
を介したアライメント（LB1、LB1）は、投影レンズ３を
介してウエハ上に形成された回折格子マーク（ウエハマ
ーク）WMを所定の入射角θWMを持った２方向で照射する
ことになる。
ウエハマークWMは、第10図（ｂ）に示す如く、レチク
ル上に形成された透過窓部P0に対応して設けられてい
る。
ル上に形成された透過窓部P0に対応して設けられてい
る。
さて、アライメント光（LB1、LB2）がレチクルマーク
RMを照射するときの入射角（±θRM）と、アライメント
光（LB1、LB2）がウエハマークWMを照射するときの入射
角（±θWM）との関係は、第５図に示した如く、視野絞
りFSとレチクルとの間に配置されているレンズ18の結像
倍率をm2とするとき、 ±θRM＝±m2θWM となる。
RMを照射するときの入射角（±θRM）と、アライメント
光（LB1、LB2）がウエハマークWMを照射するときの入射
角（±θWM）との関係は、第５図に示した如く、視野絞
りFSとレチクルとの間に配置されているレンズ18の結像
倍率をm2とするとき、 ±θRM＝±m2θWM となる。
尚、レチクルマークRMとウエハマークWMとのピッチの
関係は PWM＝m2PRM となる。
関係は PWM＝m2PRM となる。
このような入射角の関係を持ってウエハマークを照射
するアライメント光（LB1、LB2）により、このウエハマ
ークWMの法線方向（光軸方向）に発生する検出用の±１
次回折光は、投影レンズ３を介して、再び平行四辺形状
の透過窓部P0を通過する。
するアライメント光（LB1、LB2）により、このウエハマ
ークWMの法線方向（光軸方向）に発生する検出用の±１
次回折光は、投影レンズ３を介して、再び平行四辺形状
の透過窓部P0を通過する。
このとき、ウエハマークWMを入射角と同じ射出角を持
って正反射するアライメント光（LB1、LB2）の０次回折
光も透過窓部P0を±θRMの入射角で入射し、再び回折す
るため、検出用の±１次回折光に悪影響を及ぼす状況が
考えられる。
って正反射するアライメント光（LB1、LB2）の０次回折
光も透過窓部P0を±θRMの入射角で入射し、再び回折す
るため、検出用の±１次回折光に悪影響を及ぼす状況が
考えられる。
このため、第２図に示した如く、本実施例における透
過窓部P0の開口部は、エッジ（e3、e4）の傾きθが先に
述べた第１実施例で導出した（22）式または（23）式を
満足するように設けられていることが望ましい。
過窓部P0の開口部は、エッジ（e3、e4）の傾きθが先に
述べた第１実施例で導出した（22）式または（23）式を
満足するように設けられていることが望ましい。
さて、平行四辺形状の透過窓部P0を通過するした検出
用の±１次回折光は、ダイクロイックミラー20、ビーム
スプリッター19、レンズ200、空間フィルター201、レン
ズ202、ビームスプリッター203、マスク部材206を介し
て検出器207に達する。この検出器207にてウエハの位置
情報を含んだ光ビート信号SWMが光電検出される。
用の±１次回折光は、ダイクロイックミラー20、ビーム
スプリッター19、レンズ200、空間フィルター201、レン
ズ202、ビームスプリッター203、マスク部材206を介し
て検出器207に達する。この検出器207にてウエハの位置
情報を含んだ光ビート信号SWMが光電検出される。
このとき、マスク部材206は、このマスク部材204はウ
エハと共役な位置に設けられており、第11図（ｂ）に示
す如く、ウエハマークWMからの±１次回折光のみが通過
するように、ウエハマークWMに対応して、開口部AWMが
設けられている。
エハと共役な位置に設けられており、第11図（ｂ）に示
す如く、ウエハマークWMからの±１次回折光のみが通過
するように、ウエハマークWMに対応して、開口部AWMが
設けられている。
以上の如く、検出器（203、207）にて光電検出される
各マーク（RM、WM）からの光ビート信号は、視野絞りFS
及びレチクルの透過窓部P0の起因により混入するノイズ
回折光を軽減した状態で、独立に検出に検出することが
できる。このため、信頼性の高い光ビート信号が得ら
れ、高精度なアライメントが保証される。
各マーク（RM、WM）からの光ビート信号は、視野絞りFS
及びレチクルの透過窓部P0の起因により混入するノイズ
回折光を軽減した状態で、独立に検出に検出することが
できる。このため、信頼性の高い光ビート信号が得ら
れ、高精度なアライメントが保証される。
尚、本実施例の装置では、本件と同一出願人による特
開昭63−283129号公報にて提案した如く、対物レンズ18
を２重焦点レンズで構成し、この２重焦点レンズを介し
た各マーク（WM、RM）からの検出光を検出できるように
構成しても良い。
開昭63−283129号公報にて提案した如く、対物レンズ18
を２重焦点レンズで構成し、この２重焦点レンズを介し
た各マーク（WM、RM）からの検出光を検出できるように
構成しても良い。
以上の如き各実施例では、視野絞りPS、あるいはレチ
クル上に形成された透過窓部P0を平行四辺形状した場合
について述べたが、レチクル、もしくはウエハ上に形成
された回折格子マーク（WM、RM）に対して共役な位置に
設けられた視野絞りFSのエッジの方向が、これらの回折
格子マークの溝方向（配列方向に対して垂直な方向）に
対して傾けられて配置されていればノイズ回折光の影響
を軽減でき、例えば、開口部の形状が菱形、台形等とな
るように構成しても良い。
クル上に形成された透過窓部P0を平行四辺形状した場合
について述べたが、レチクル、もしくはウエハ上に形成
された回折格子マーク（WM、RM）に対して共役な位置に
設けられた視野絞りFSのエッジの方向が、これらの回折
格子マークの溝方向（配列方向に対して垂直な方向）に
対して傾けられて配置されていればノイズ回折光の影響
を軽減でき、例えば、開口部の形状が菱形、台形等とな
るように構成しても良い。
また、視野絞りFS及びレチクルの透過窓部P0の開口部
の形状、これらの開口部のエッジの長さ（これらの上に
形成される干渉縞のピッチＰの整数倍の長さ）、視野絞
りFS及びレチクルの透過窓部P0により発生するノイズ回
折光を遮光（除去）するための遮光部材等を適宜、組み
合わせても、本実施例と同様な効果を達成することがで
きる。
の形状、これらの開口部のエッジの長さ（これらの上に
形成される干渉縞のピッチＰの整数倍の長さ）、視野絞
りFS及びレチクルの透過窓部P0により発生するノイズ回
折光を遮光（除去）するための遮光部材等を適宜、組み
合わせても、本実施例と同様な効果を達成することがで
きる。
さらに、検出側においてノイズ回折光が検出光に混入
する場合には、上述の如き開口部形状または開口部のエ
ッジの干渉縞のピッチの整数倍となるようなマスク部材
を、検出側中においてウエハもしくはレチクルと共役な
位置に設けても良い。
する場合には、上述の如き開口部形状または開口部のエ
ッジの干渉縞のピッチの整数倍となるようなマスク部材
を、検出側中においてウエハもしくはレチクルと共役な
位置に設けても良い。
また、本実施例では、光軸を挟んで対称となるように
アライメント光（LB1、LB2）をレチクルマークRMあるい
はウエハマークWMに所定の入射角を持った２方向で照射
しているが、投影レンズの瞳面（フーリエ面）上におい
てアライメント光の各ビームスポット（BS1、BS2）を結
ぶ垂直２等分線方向に、このビームスポット（BS1、B
S2）が、互いに等しい距離だけシフトするように、アラ
イメント光（LB1、LB2）を各マーク（RM、WM）に照射す
るようにしても良い。
アライメント光（LB1、LB2）をレチクルマークRMあるい
はウエハマークWMに所定の入射角を持った２方向で照射
しているが、投影レンズの瞳面（フーリエ面）上におい
てアライメント光の各ビームスポット（BS1、BS2）を結
ぶ垂直２等分線方向に、このビームスポット（BS1、B
S2）が、互いに等しい距離だけシフトするように、アラ
イメント光（LB1、LB2）を各マーク（RM、WM）に照射す
るようにしても良い。
次に実施例３における変形例について説明する。
以上に述べた実施例３においては、レチクル上に形成
されたレチクルマークRMとウエハ上に形成された回折格
子のウエハマークWMとをそれぞれ所定の２方向でアライ
メント光（LB1、LB2）を照射することにより、光軸方向
に発生する±ｎ次回折光の光ビート信号を検出すること
によりアライメントを達成しているが、このレチクルマ
ークRMを構成している回折格子のピッチPRMを1/2倍にし
てアライメントを行っても良い。
されたレチクルマークRMとウエハ上に形成された回折格
子のウエハマークWMとをそれぞれ所定の２方向でアライ
メント光（LB1、LB2）を照射することにより、光軸方向
に発生する±ｎ次回折光の光ビート信号を検出すること
によりアライメントを達成しているが、このレチクルマ
ークRMを構成している回折格子のピッチPRMを1/2倍にし
てアライメントを行っても良い。
このとき、レチクルマークRMのピッチをPRM′とする
と、 の関係が成立し、第12図に示す如く、レチクルマークRM
のピッチを1/2倍したことに応じて±ｎ次回折光の回折
角が図示の如く２倍となる。尚、レチクルマークRM上に
形成される干渉縞のピッチと同一となる。
と、 の関係が成立し、第12図に示す如く、レチクルマークRM
のピッチを1/2倍したことに応じて±ｎ次回折光の回折
角が図示の如く２倍となる。尚、レチクルマークRM上に
形成される干渉縞のピッチと同一となる。
具体的には、図示の如く、アライメント光LB1がθRM
の入射角でレチクルマークRMを照射すると、先ず、この
アライメント光LB1の逆光路を辿るように進行する−１
次回折光LB1（−１）と、この回折光LB1（−１）の進行
方向を基準として、＋２θRM方向に０次回折光LB
1（０）、＋４θRM方向に＋１次回折光LB1（＋１）、−
２θRM方向に−２次回折光LB1（−２）が発生する。
の入射角でレチクルマークRMを照射すると、先ず、この
アライメント光LB1の逆光路を辿るように進行する−１
次回折光LB1（−１）と、この回折光LB1（−１）の進行
方向を基準として、＋２θRM方向に０次回折光LB
1（０）、＋４θRM方向に＋１次回折光LB1（＋１）、−
２θRM方向に−２次回折光LB1（−２）が発生する。
これに対し、アライメント光LB2がθRMの入射角でレ
チクルマークRMを照射すると、先ず、このアライメント
光LB2の逆光路を辿るように進行する＋１次回折光LB
2（＋１）と、この回折光LB2（＋１）の進行方向を基準
として、−２θRM方向に０次回折光LB2（０）、−４θ
RM方向に−１次回折光LB2（−１）、＋２θRM方向に−
２次回折光LB2（＋２）が発生する。
チクルマークRMを照射すると、先ず、このアライメント
光LB2の逆光路を辿るように進行する＋１次回折光LB
2（＋１）と、この回折光LB2（＋１）の進行方向を基準
として、−２θRM方向に０次回折光LB2（０）、−４θ
RM方向に−１次回折光LB2（−１）、＋２θRM方向に−
２次回折光LB2（＋２）が発生する。
但し、第12図において、各アライメント光の０次光を
境に時計回り方向に発生する回折光を正、反時計回り方
向に発生する回折光を負としている。
境に時計回り方向に発生する回折光を正、反時計回り方
向に発生する回折光を負としている。
したがって、レチクルマークRMにより回折して同方向
へ進行する回折光同士が干渉し、この干渉した光の何れ
か１つを光電検出することによりレチクルの位置の情報
を含んだ光ビート信号が得られる。そこで、例えば、第
９図に示した如く、アライメント光（LB1、LB2）とは逆
方向に辿って進行する光LB2（＋１）とLB1（０）とによ
るビート光を光電検出するために、先ず視野絞りFSとレ
チクル１との光路間にビームスプリッター等を配置す
る。そして、このビームスプリッターによりこのレチク
ルの位置情報を含んだビート光を別の光路に分離し、レ
チクル１に対して光学的に瞳共役となるような位置に検
出器を設けることによりレチクル１の位置情報を含んだ
ビート光を極めて精度良く光電検出することができる。
へ進行する回折光同士が干渉し、この干渉した光の何れ
か１つを光電検出することによりレチクルの位置の情報
を含んだ光ビート信号が得られる。そこで、例えば、第
９図に示した如く、アライメント光（LB1、LB2）とは逆
方向に辿って進行する光LB2（＋１）とLB1（０）とによ
るビート光を光電検出するために、先ず視野絞りFSとレ
チクル１との光路間にビームスプリッター等を配置す
る。そして、このビームスプリッターによりこのレチク
ルの位置情報を含んだビート光を別の光路に分離し、レ
チクル１に対して光学的に瞳共役となるような位置に検
出器を設けることによりレチクル１の位置情報を含んだ
ビート光を極めて精度良く光電検出することができる。
このように、以上にて述べた構成においても、実施例
１、実施例２で述べた如き開口部を有する視野絞り、あ
るいは菱形、台形等の形状の開口部を有する視野絞りFS
を、第９図で示した如く、レチクルあるいはウエハと共
役な位置に設けることで高精度のアライメントが保証さ
れる。
１、実施例２で述べた如き開口部を有する視野絞り、あ
るいは菱形、台形等の形状の開口部を有する視野絞りFS
を、第９図で示した如く、レチクルあるいはウエハと共
役な位置に設けることで高精度のアライメントが保証さ
れる。
尚、本実施例においてはヘテロダイン干渉型の位置検
出装置について述べたが、ホモダイン干渉型の位置検出
装置に対しても同様の効果を期待でき、極めて有効であ
ることは言うまでもない。
出装置について述べたが、ホモダイン干渉型の位置検出
装置に対しても同様の効果を期待でき、極めて有効であ
ることは言うまでもない。
以上の如く、本発明によれば、視野絞りもしくは、レ
チクル上に形成された透過窓部により発生するノイズ回
折光が検出信号に混入することを排除することができる
ため、常に信頼性の高い高精度なアライメントが達成す
ることができる。
チクル上に形成された透過窓部により発生するノイズ回
折光が検出信号に混入することを排除することができる
ため、常に信頼性の高い高精度なアライメントが達成す
ることができる。
第１図は本発明の第１実施例における位置合わせ装置の
概略断面構成図、第２図は平行四辺形状の開口部を有す
る視野絞りFSの平面図、第３図は投影レンズの瞳面（フ
ーリエ面）におけるアライメント光（LB1、LB2）の２次
元的な強度分布を示す図、第４図は投影レンズの瞳面
（フーリエ面）でのアライメント光LB1に関する２次元
的な強度分布を示す図、第５図は視野絞りFSと、ウエハ
上に形成された回折格子マークWM（ウエハマーク）との
間に配置されたレンズの総合倍率関係を示す図、第６図
はAbの値をグラフ化した図、第７図は本発明の第２実施
例における矩形状の開口部を有する視野絞りFSの平面
図、第８図は視野絞りFSのエッジを干渉縞のピッチPFS
の整数倍とした時のAbの値をグラフ化した図、第９図は
本発明の第３実施例における位置合わせ装置の概略断面
構成図、第10図（ａ）はレチクルマークRMの形状を示す
平面図、第10図（ｂ）はウエハマークWMの形状を示す平
面図、第11図（ａ）はレチクルマークRMからの±１次回
折光のみを通過させるマスク部材204の平面図、第11図
（ｂ）はウエハマークWMからの±１次回折光のみを通過
させるマスク部材206の平面図、第12図はレチクルマー
クRMのピッチPRMを1/2倍にした際において回折光が発生
する様子を示した図、第13図は従来における位置合わせ
装置の概略断面構成図、第14図はアライメント光学系を
簡素的に示した図、第15図は投影レンズの瞳位置におけ
る回折光の強度分布を示す図、第16図はウエハ上に形成
された回折格子マークWM（ウエハマーク）上で回折が起
こる様子を示す図、第17図は検出される光ビート信号に
誤差が含まれる様子を示す図、第18図（ａ）は投影レン
ズの瞳位置でのアライメント光LB2の回折光の振幅分布
を示す図、第18図（ｂ）は投影レンズの瞳位置でのアラ
イメント光LB1の回折光の振幅分布を示す図である。 〔主要部分の説明〕 １……レチクル ３……投影レンズ ４……ウエハ 10……レーザー 14a、14a……音響光学素子 50……遮光部材 FS……視野絞り RM……レチクルマーク WM……ウエハマーク P0……透過窓部
概略断面構成図、第２図は平行四辺形状の開口部を有す
る視野絞りFSの平面図、第３図は投影レンズの瞳面（フ
ーリエ面）におけるアライメント光（LB1、LB2）の２次
元的な強度分布を示す図、第４図は投影レンズの瞳面
（フーリエ面）でのアライメント光LB1に関する２次元
的な強度分布を示す図、第５図は視野絞りFSと、ウエハ
上に形成された回折格子マークWM（ウエハマーク）との
間に配置されたレンズの総合倍率関係を示す図、第６図
はAbの値をグラフ化した図、第７図は本発明の第２実施
例における矩形状の開口部を有する視野絞りFSの平面
図、第８図は視野絞りFSのエッジを干渉縞のピッチPFS
の整数倍とした時のAbの値をグラフ化した図、第９図は
本発明の第３実施例における位置合わせ装置の概略断面
構成図、第10図（ａ）はレチクルマークRMの形状を示す
平面図、第10図（ｂ）はウエハマークWMの形状を示す平
面図、第11図（ａ）はレチクルマークRMからの±１次回
折光のみを通過させるマスク部材204の平面図、第11図
（ｂ）はウエハマークWMからの±１次回折光のみを通過
させるマスク部材206の平面図、第12図はレチクルマー
クRMのピッチPRMを1/2倍にした際において回折光が発生
する様子を示した図、第13図は従来における位置合わせ
装置の概略断面構成図、第14図はアライメント光学系を
簡素的に示した図、第15図は投影レンズの瞳位置におけ
る回折光の強度分布を示す図、第16図はウエハ上に形成
された回折格子マークWM（ウエハマーク）上で回折が起
こる様子を示す図、第17図は検出される光ビート信号に
誤差が含まれる様子を示す図、第18図（ａ）は投影レン
ズの瞳位置でのアライメント光LB2の回折光の振幅分布
を示す図、第18図（ｂ）は投影レンズの瞳位置でのアラ
イメント光LB1の回折光の振幅分布を示す図である。 〔主要部分の説明〕 １……レチクル ３……投影レンズ ４……ウエハ 10……レーザー 14a、14a……音響光学素子 50……遮光部材 FS……視野絞り RM……レチクルマーク WM……ウエハマーク P0……透過窓部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｌ (72)発明者 馬込 伸貴 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株 式会社ニコン大井製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−56818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−82624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−216231（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】アライメント光学系を有し、該アライメン
ト光学系からのコヒーレント光を、位置検出すべき被検
物体上に形成された回折格子に、所定の２方向で照射す
ることにより発生する回折光を干渉させて、該干渉縞の
強度を光電検出する位置合わせ装置において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役な
位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジは、前記回折
格子の溝方向に対応する方向に対して傾いていることを
特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項２】アライメント光学系を有し、該アライメン
ト光学系からのコヒーレント光を、位置検出すべき被検
物体上に形成された回折格子に、所定の２方向で照射す
ることにより発生する回折光を干渉させて、該干渉縞の
強度を光電検出する位置合わせ装置において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役な
位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジの長さをＬ、
前記絞り上で形成される干渉縞のピッチをPFS、整数を
ｍとするとき、少なくとも相対向する１対のエッジが、 Ｌ＝mPFS を満足するように構成することを特徴とする位置合わせ
装置。 - 【請求項３】前記絞りの開口部を平行四辺形状に構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載の位置合わせ装置。 - 【請求項４】前記開口部のエッジの傾きをθ、前記絞り
手段上で形成される干渉縞のピッチPFS、ウエハ上に形
成された回折格子マークのピッチをPWM、前記回折格子
の配列方向に対応する前記絞り手段の開口部のエッジの
長さをＷ、前記回折格子の溝方向に対応する方向の前記
絞り手段の開口部のエッジの長さｈ、ウエハ上における
許容アライメント誤差をxWMとするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第３項の何れか一項記載の位置合わせ装置。 - 【請求項５】前記絞りにより発生する回折光を遮光する
ための遮光手段を前記絞り手段よりも被検物体側の光路
中に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項の何れか一項記載の位置合わせ装置。 - 【請求項６】前記開口部のエッジの傾きをθ、前記絞り
手段上で形成される干渉縞のピッチPFS、ウエハ上に形
成された回折格子マークのピッチをPWM、前記回折格子
の配列方向に対応する前記絞り手段の開口部のエッジの
長さをＷ、前記回折格子の溝方向に対応する方向の前記
絞り手段の開口部のエッジの長さｈ、ウエハ上における
許容アライメント誤差をxWMとするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第３項の何れか一項記載の位置合わせ装置。 - 【請求項７】前記回折光は±ｎ次回折光であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れか一項
記載の位置合わせ装置。 - 【請求項８】レチクルに露光光を供給する照明光学系
と、該露光光に基づいてレチクル上のパターンをウエハ
上に結像させる投影光学系と、前記レチクルと前記ウエ
ハとの位置合わせを行なうためのアライメント光学系と
を有し、該アライメント光学系からのコヒーレント光
を、位置検出すべき被検物体上に形成された回折格子
に、所定の２方向で照射することにより発生する回折光
を干渉させて、該干渉縞の強度を光電検出する露光装置
において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役な
位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジは、前記回折
格子の溝方向に対応する方向に対して傾いていることを
特徴とする露光装置。 - 【請求項９】レチクルに露光光を供給する照明光学系
と、該露光光に基づいてレチクル上のパターンをウエハ
上に結像させる投影光学系と、前記レチクルと前記ウエ
ハとの位置合わせを行なうためのアライメント光学系と
を有し、該アライメント光学系からのコヒーレント光
を、位置検出すべき被検物体上に形成された回折格子
に、所定の２方向で照射することにより発生する回折光
を干渉させて、該干渉縞の強度を光電検出する露光装置
において、 前記アライメント光学系における前記被検物体と共役な
位置に、絞り手段を設け、 該絞り手段の開口部を形成しているエッジの長さをＬ、
前記絞り上で形成される干渉縞のピッチをPFS、整数を
ｍとするとき、少なくとも相対向する１対のエッジが、 Ｌ＝mPFS を満足するように構成することを特徴とする露光装置。 - 【請求項１０】前記被検物体は、前記ウエハであること
を特徴とする特許請求の範囲第８項または第９項記載の
露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142377A JP2691298B2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | 位置合わせ装置およびそれを備えた露光装置 |
| US07/649,340 US5070250A (en) | 1989-02-28 | 1991-02-01 | Position detection apparatus with adjustable beam and interference fringe positions |
| US07/762,472 US5171999A (en) | 1989-02-28 | 1991-09-19 | Adjustable beam and interference fringe position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142377A JP2691298B2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | 位置合わせ装置およびそれを備えた露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH039204A JPH039204A (ja) | 1991-01-17 |
| JP2691298B2 true JP2691298B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=15313962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1142377A Expired - Fee Related JP2691298B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-06-05 | 位置合わせ装置およびそれを備えた露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691298B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7528953B2 (en) * | 2005-03-01 | 2009-05-05 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Target acquisition and overlay metrology based on two diffracted orders imaging |
| NL2012694A (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-10 | Asml Netherlands Bv | Alignment sensor, lithographic apparatus and alignment method. |
-
1989
- 1989-06-05 JP JP1142377A patent/JP2691298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH039204A (ja) | 1991-01-17 |
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