JPH0756444B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
- Publication number
- JPH0756444B2 JPH0756444B2 JP60207675A JP20767585A JPH0756444B2 JP H0756444 B2 JPH0756444 B2 JP H0756444B2 JP 60207675 A JP60207675 A JP 60207675A JP 20767585 A JP20767585 A JP 20767585A JP H0756444 B2 JPH0756444 B2 JP H0756444B2
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置検出装置、さらに詳しくは、例えば、顕
微鏡において合焦のため被検物の位置を検出する装置、
あるいはウェハーに電子ビームにより所定パターンを露
出する電子ビーム露光装置においてウェハーの露光面が
所定位置すなわち電子ビームの合焦位置にあるか否かを
検出可能な位置検出装置に関する。
微鏡において合焦のため被検物の位置を検出する装置、
あるいはウェハーに電子ビームにより所定パターンを露
出する電子ビーム露光装置においてウェハーの露光面が
所定位置すなわち電子ビームの合焦位置にあるか否かを
検出可能な位置検出装置に関する。
上述の電子ビーム露光装置においては、通常ウェハー等
の物体の被検出位置の上方に電子ビーム投射手段が配置
されており、被検出位置を通る軸線をＺ軸とするとき、
本発明に係る位置検出装置はＺ軸近傍避けて配置され得
るものでなければならない。
の物体の被検出位置の上方に電子ビーム投射手段が配置
されており、被検出位置を通る軸線をＺ軸とするとき、
本発明に係る位置検出装置はＺ軸近傍避けて配置され得
るものでなければならない。
そして、上述の位置検出装置としては、従来、光源LD
（レーザーダイオード）の像を斜入射光束により被検出
位置に結像させる投影光学系と、被検出位置に形成され
た光源像の反射光により二次光源像をポジションセンサ
上に結像させるための検出光学系を設け、ポジションセ
ンサからの出力によりポジションセンサ上の二次光源像
の位置を検出することにより物体のＺ軸方向の位置を検
出するように構成したものが知られている。
（レーザーダイオード）の像を斜入射光束により被検出
位置に結像させる投影光学系と、被検出位置に形成され
た光源像の反射光により二次光源像をポジションセンサ
上に結像させるための検出光学系を設け、ポジションセ
ンサからの出力によりポジションセンサ上の二次光源像
の位置を検出することにより物体のＺ軸方向の位置を検
出するように構成したものが知られている。
しかしながら、この装置においては、ポジションセンサ
上には二次光源像が結像されており、ポジションセンサ
はこの光源像の光強度分布の重心位置を検出するため、
物体上の光源像の結像領域に反射率の違いによって形成
されるパターンの境界部があると光源像の明るさのむら
により光源像の中心位置の検出にずれが生じ、測定誤差
が発生する問題がある。そのため、被検出位置に形成さ
れる光源像を小さくすることが測定誤差の発生を防ぐた
めに望ましい。しかしながら、上記装置においてはポジ
ションセンサの入射光量を一定にするため光源LDに光フ
ィードバックをかけているが、このフィードバックによ
り光源LDの発光面積が変化し、従って被検出位置の光源
像の面積が変化して測定精度が変化してしまう。特に、
物体表面の反射率が低い場合には光源LDの発光面積が大
きくなり光源像を小さくすることは限界があり、その結
果、測定精度が低下してしまう。
上には二次光源像が結像されており、ポジションセンサ
はこの光源像の光強度分布の重心位置を検出するため、
物体上の光源像の結像領域に反射率の違いによって形成
されるパターンの境界部があると光源像の明るさのむら
により光源像の中心位置の検出にずれが生じ、測定誤差
が発生する問題がある。そのため、被検出位置に形成さ
れる光源像を小さくすることが測定誤差の発生を防ぐた
めに望ましい。しかしながら、上記装置においてはポジ
ションセンサの入射光量を一定にするため光源LDに光フ
ィードバックをかけているが、このフィードバックによ
り光源LDの発光面積が変化し、従って被検出位置の光源
像の面積が変化して測定精度が変化してしまう。特に、
物体表面の反射率が低い場合には光源LDの発光面積が大
きくなり光源像を小さくすることは限界があり、その結
果、測定精度が低下してしまう。
また、物体上の反射率の異なる部所の境界による測定誤
差を減少させるために、光源像を物体上で走査させるこ
とが提案されているが、この場合測定の応答性が悪くな
るばかりげなく、このような手段によっても上記境界に
よる測定誤差が完全に排除できない場合がある。
差を減少させるために、光源像を物体上で走査させるこ
とが提案されているが、この場合測定の応答性が悪くな
るばかりげなく、このような手段によっても上記境界に
よる測定誤差が完全に排除できない場合がある。
本発明は、従来の位置検出装置の上述の問題に鑑みなさ
れたものであって、反射率の異なる物体についても常に
高精度に測定でき、また物体上の反射率の異なる部所の
境界による測定誤差を発生させない位置検出装置を提供
することを目的とする。
れたものであって、反射率の異なる物体についても常に
高精度に測定でき、また物体上の反射率の異なる部所の
境界による測定誤差を発生させない位置検出装置を提供
することを目的とする。
本発明はさらに、応答性の優れた位置検出装置を提供す
ることを目的とする。
ることを目的とする。
上記目的を達成する本発明の構成上の特徴とするところ
は、斜入射により光源部像位置を物体面上に投影する投
影系と、この光源部像を光電的に検出する検出系を有す
る位置検出装置において、検出系の対物レンズの前側焦
点位置を光源部像に略一致させて、光源部像からの反射
光束を略平行光束で光電検出器上に投影するように構成
したことである。
は、斜入射により光源部像位置を物体面上に投影する投
影系と、この光源部像を光電的に検出する検出系を有す
る位置検出装置において、検出系の対物レンズの前側焦
点位置を光源部像に略一致させて、光源部像からの反射
光束を略平行光束で光電検出器上に投影するように構成
したことである。
以下、本発明の実施例について説明する。第１図に示す
ように、電子ビーム露光装置１の下方にウェハー２が配
置され、電子ビーム露光装置１の光軸及び被測定部４の
垂線と一致するＺ軸上に設けられた電子ビーム露光装置
１の両側に位置検出装置10が配置される。
ように、電子ビーム露光装置１の下方にウェハー２が配
置され、電子ビーム露光装置１の光軸及び被測定部４の
垂線と一致するＺ軸上に設けられた電子ビーム露光装置
１の両側に位置検出装置10が配置される。
位置検出装置10は、光源LD12と投影レンズ14を有し、光
源LD12を投影レンズ14に関して被測定部４と共役に配置
してなる投影光学系16と、検出レンズ18、及びＺ軸を含
む垂直平面内で光軸20に対して対称に配置された２つの
検出器22、23を有し、検出レンズ18をその前側焦点が被
測定部４と一致するように配置してなる検出光学系24と
から構成される。この構成により、被測定部４上に形成
された光源LD12の像からの反射光束は対物レンズ18を通
り略平行光束となり、検出器22、23上に投影され、検出
器22、23上では略一様な明るさの光束が形成される。
源LD12を投影レンズ14に関して被測定部４と共役に配置
してなる投影光学系16と、検出レンズ18、及びＺ軸を含
む垂直平面内で光軸20に対して対称に配置された２つの
検出器22、23を有し、検出レンズ18をその前側焦点が被
測定部４と一致するように配置してなる検出光学系24と
から構成される。この構成により、被測定部４上に形成
された光源LD12の像からの反射光束は対物レンズ18を通
り略平行光束となり、検出器22、23上に投影され、検出
器22、23上では略一様な明るさの光束が形成される。
また、本実施例では、検出光学系24の開口数NAdは、照
明光学系16の開口数NAiよりも小さく構成される。この
ように構成することにより、被測定面の変位量が大きい
場合、あるいは被測定面上に形成されたエッヂ、パター
ンによる回折の影響により、反射光束が方向により光強
度分布のむらが生じたとしても、その反射光束の円の光
強度分布の均一な部分の光束のみを、検出系により入射
させることができ検出器上ではより均一な明るさの光束
を得ることができる。また、被測定面に傾きがあり、反
射光束の方向に変位が生じたとしても、投影系のNAより
小さな一定のNAの光束のみが検出系に入射させることが
でき傾きにより生ずる測定誤差をなくすことができる。
そして、検出器22、23の出力をＡ、Ｂとするとき、ウェ
ハー２が第２図に実線で示す所定位置にあれば、検出器
22、23には、第２図に示すように、光束30の中心が光軸
20と一致し、検出器22、23の出力Ａ、Ｂは等しく、 において（Ａ−Ｂ）＝０となるから、被測定部４のＺ軸
方向のずれ量ΔＺは０となる。一方、被測定部４が所定
位置からＺ軸方向にΔＺだけずれた２′の位置となる
と、第３図に示すように、反射光軸は20′で示す位置に
移動する。従って、検出器22、23の出力Ａ、Ｂは互に異
なったものとなり、式（１）に出力Ａ、Ｂを代入するこ
とにより、ΔＺを計算により求めることができる。
明光学系16の開口数NAiよりも小さく構成される。この
ように構成することにより、被測定面の変位量が大きい
場合、あるいは被測定面上に形成されたエッヂ、パター
ンによる回折の影響により、反射光束が方向により光強
度分布のむらが生じたとしても、その反射光束の円の光
強度分布の均一な部分の光束のみを、検出系により入射
させることができ検出器上ではより均一な明るさの光束
を得ることができる。また、被測定面に傾きがあり、反
射光束の方向に変位が生じたとしても、投影系のNAより
小さな一定のNAの光束のみが検出系に入射させることが
でき傾きにより生ずる測定誤差をなくすことができる。
そして、検出器22、23の出力をＡ、Ｂとするとき、ウェ
ハー２が第２図に実線で示す所定位置にあれば、検出器
22、23には、第２図に示すように、光束30の中心が光軸
20と一致し、検出器22、23の出力Ａ、Ｂは等しく、 において（Ａ−Ｂ）＝０となるから、被測定部４のＺ軸
方向のずれ量ΔＺは０となる。一方、被測定部４が所定
位置からＺ軸方向にΔＺだけずれた２′の位置となる
と、第３図に示すように、反射光軸は20′で示す位置に
移動する。従って、検出器22、23の出力Ａ、Ｂは互に異
なったものとなり、式（１）に出力Ａ、Ｂを代入するこ
とにより、ΔＺを計算により求めることができる。
また、検出器22、23の前に検出レンズ光軸を中心として
光束径と同じ円形遮光板40を配置し、光束30の中心が検
出器22、23の中心に位置する時検出器22、23には光束が
入らないように構成することにより、より測定精度を高
めることも可能である。
光束径と同じ円形遮光板40を配置し、光束30の中心が検
出器22、23の中心に位置する時検出器22、23には光束が
入らないように構成することにより、より測定精度を高
めることも可能である。
さらに、本実施例では、光電検出器として２つの検出器
を用いているが、１つのエリアセンサあるいはラインセ
ンサを用いて光束位置の変位を検出してもよいことは言
うまでもない。
を用いているが、１つのエリアセンサあるいはラインセ
ンサを用いて光束位置の変位を検出してもよいことは言
うまでもない。
また、本実施例では、光源LDの像を物体面上に直接結像
しているが、光源LDの光束を一度スリット板あるいはピ
ンホール板等の絞りに集光させ、これらの絞りを透過し
た光束により光源部像を物体面上に形成してもよい。
しているが、光源LDの光束を一度スリット板あるいはピ
ンホール板等の絞りに集光させ、これらの絞りを透過し
た光束により光源部像を物体面上に形成してもよい。
さらに、被測定部の反射率あるいは被測定部上のパター
ン形状の変化により検出系に入射する光量の変動が大き
い場合には、光源LDに光フィードバックをかけてLDの発
光量を制御し、一定の光量が検出器上に入射し得るよう
に構成してもよい。なお、光源LDの発光量を変え代り
に、光路中に透過率を変えられる透過率可変フィルター
を配置して光量を制御してもよい。
ン形状の変化により検出系に入射する光量の変動が大き
い場合には、光源LDに光フィードバックをかけてLDの発
光量を制御し、一定の光量が検出器上に入射し得るよう
に構成してもよい。なお、光源LDの発光量を変え代り
に、光路中に透過率を変えられる透過率可変フィルター
を配置して光量を制御してもよい。
上記構成の位置検出装置においては、反射率の異なる各
種パターンがウェハー２の表面に形成されている場合に
おいても、検出光学系により常に一様な光強度分布の光
が検出され、高精度の検出が保証される。
種パターンがウェハー２の表面に形成されている場合に
おいても、検出光学系により常に一様な光強度分布の光
が検出され、高精度の検出が保証される。
また、本発明においては、測定精度は、被測定部上の光
源部像の大きさには影響を受けないため、光量制御のた
め光源LDの発光面積を変化させたとしても、常に安定し
た測定精度を得ることができる。
源部像の大きさには影響を受けないため、光量制御のた
め光源LDの発光面積を変化させたとしても、常に安定し
た測定精度を得ることができる。
さらに、本発明は照明光束を走査することなく位置検出
を行っているから、走査を行うものに較べて応答性に優
れている利点を有する。
を行っているから、走査を行うものに較べて応答性に優
れている利点を有する。
第１図は本発明の実施例の光学図、第２図及び第３図は
被測定部が所定位置にある時及び所定位置からずれた時
の検出器の検出器の受光状態を示す説明図である。 １……電子ビーム露光装置、２……ウェハー ４……被測定部、10……位置検出装置 12……光源LD、14……投影レンズ 16……照明光学系、18……投影レンズ 22、23……検出器、24……検出光学系
被測定部が所定位置にある時及び所定位置からずれた時
の検出器の検出器の受光状態を示す説明図である。 １……電子ビーム露光装置、２……ウェハー ４……被測定部、10……位置検出装置 12……光源LD、14……投影レンズ 16……照明光学系、18……投影レンズ 22、23……検出器、24……検出光学系
Claims (3)
- 【請求項１】斜入射により光源部像を物体面上に投影す
る投影系と、前側焦点位置を前記光源部像に略一致させ
た対物レンズと光源部像からの反射光束で対物レンズを
透過した光束を受光し、前記光束の投影位置を光電的に
検出するための光電検出器とを有し、前記投影系に対し
傾斜して配置された検出系とからなり、前記光電検出器
の出力により物体位置を検出し得るように構成したこと
を特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】検出系のNAを投影系のNAより小さく構成し
てなる特許請求の範囲第１項記載の位置検出装置。 - 【請求項３】上記検出光学系が上記光源部像の結像位置
にライセンサを配置してなる特許請求の範囲第１項に記
載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207675A JPH0756444B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207675A JPH0756444B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266112A JPS6266112A (ja) | 1987-03-25 |
| JPH0756444B2 true JPH0756444B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=16543703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60207675A Expired - Fee Related JPH0756444B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756444B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63238509A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Miyano:Kk | レ−ザ−測長器 |
| JP4384446B2 (ja) * | 2003-06-03 | 2009-12-16 | オリンパス株式会社 | オートフォーカス方法及びその装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5990007A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Olympus Optical Co Ltd | 光学式寸度測定装置 |
| JPS5999215A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-07 | Jeol Ltd | 物体の表面高さ測定装置 |
| US4936676A (en) * | 1984-11-28 | 1990-06-26 | Honeywell Inc. | Surface position sensor |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60207675A patent/JPH0756444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6266112A (ja) | 1987-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |