JPS58168905A - 光学式変位測定方式 - Google Patents
光学式変位測定方式Info
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- JPS58168905A JPS58168905A JP5162382A JP5162382A JPS58168905A JP S58168905 A JPS58168905 A JP S58168905A JP 5162382 A JP5162382 A JP 5162382A JP 5162382 A JP5162382 A JP 5162382A JP S58168905 A JPS58168905 A JP S58168905A
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- Japan
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- Pending
Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高精度で変位を測定することの可能な方式、に
関するものである。
関するものである。
物体の位置や変動の測定或いは、該物体の位置制御を行
なうために光学的な変位測定が良く使用される。その−
例として、第１図に示すような光スポットの像を半導体
装置検出素子１に結像せしめ、その素子上でのスポット
変位を測定して光スポットの変位を知る方式がある。
なうために光学的な変位測定が良く使用される。その−
例として、第１図に示すような光スポットの像を半導体
装置検出素子１に結像せしめ、その素子上でのスポット
変位を測定して光スポットの変位を知る方式がある。
第１図において、１は光スポットであり、例えば光源や
アパーチャ或いはそれらの像であり、この光スポットか
らの光は結像レンズ２により像（通常は拡大像→４を結
ぶ。その結像面には半導体装置検出素子３の検出面が置
かれている。該半導体装置検出素子３は第２図に断面を
示す如く、表面Ｐ型層５と、裏面Ｎ型層６と、両者間の
絶縁層７とより成り、表面層５或いは両面５及び６は均
一な抵抗層に形成されており、その両端に電極３ａ 、
３ｂを設けてこの電極より信号Ｊａ、（ｂを取出す構造
になっている。前記表面層５又は該層と次の層との接合
面は光起電効果を有し、光の照射によりその入射位置で
光量に応じた量（数）のフォトキャリアを発生する。こ
のフォトキャリアによる電流は電極８ａ 、８ｂの方向
へ移動し、前記信号１ａ、７ｂとして取出されているの
で、各電極に到来する電流の量は光の入射位Ｒ（像４の
位置）から電極８ａ 、８ｂまでの距離に夫々応じたも
のとなる。この信号Ｉａ、ｌｂは夫々増幅器９ａ 、９
ｂにより増幅された後演算回路１０に送られ、光入射位
置の演算が行なわれる。こうして求められた値は表示装
置１１に送られ、スポット像４の変位置として表示され
る。又、演算回路から光スポット１の制御系（図示せず
）に信号を送り１．該光スポツト位置を所定の位置に戻
づように制御することもできる。
アパーチャ或いはそれらの像であり、この光スポットか
らの光は結像レンズ２により像（通常は拡大像→４を結
ぶ。その結像面には半導体装置検出素子３の検出面が置
かれている。該半導体装置検出素子３は第２図に断面を
示す如く、表面Ｐ型層５と、裏面Ｎ型層６と、両者間の
絶縁層７とより成り、表面層５或いは両面５及び６は均
一な抵抗層に形成されており、その両端に電極３ａ 、
３ｂを設けてこの電極より信号Ｊａ、（ｂを取出す構造
になっている。前記表面層５又は該層と次の層との接合
面は光起電効果を有し、光の照射によりその入射位置で
光量に応じた量（数）のフォトキャリアを発生する。こ
のフォトキャリアによる電流は電極８ａ 、８ｂの方向
へ移動し、前記信号１ａ、７ｂとして取出されているの
で、各電極に到来する電流の量は光の入射位Ｒ（像４の
位置）から電極８ａ 、８ｂまでの距離に夫々応じたも
のとなる。この信号Ｉａ、ｌｂは夫々増幅器９ａ 、９
ｂにより増幅された後演算回路１０に送られ、光入射位
置の演算が行なわれる。こうして求められた値は表示装
置１１に送られ、スポット像４の変位置として表示され
る。又、演算回路から光スポット１の制御系（図示せず
）に信号を送り１．該光スポツト位置を所定の位置に戻
づように制御することもできる。
この様な変位測定方式或いは装置は非接触で■確な測定
が可能であるが、実際には光スポラ１へ（或いはその像
）は有限の大きさをもっているので、検出素子３への入
射光の光量分布の重心位置が測定されることになり、該
光か分布が均一、または対称的でないとスポット像の中
心と重心とがずれてしまい、測定値に大きな誤差を混入
することになる。この点について第３図、第４図を用い
て説明する。第３図は検出素子３に投射される光スポッ
トの１１１４の光量分布の一例を示し、例えば光切断法
を用いた集積回路の高さ測定等においては、回路パター
ンの影響により均一な光を照明しＣも反射光量にむらが
でき、図の如き光量分布となる。そしてこの光量分布は
、光照射面のパターンに応じて変化する。図中、横軸は
素子３上の位置、縦軸は光量を示しである。従来の装置
では、入射光量に対する素子３のフオｌ〜キャリア発生
量は通常使用範囲ではリニアな関係をもたしているので
前述の様な光量分布が素子３に入射すると、フォトキャ
リアの発生量分布もこれと同様な形になる。従って、第
４図（ａ ＞や（ｂ）に示す如く、求められた重心位置
はＧ＋、Ｇ２で示す如くフォトキャリア（従って光量）
の分布によって異ってしまい、光スポットの位置は変化
しないのに測定位置は異った値をもつことになる。この
様な誤差は電子線露光装置等において、光切断法等の方
法で半導体ウェハの＾さを精度よく測定する場合には特
に問題となる。
が可能であるが、実際には光スポラ１へ（或いはその像
）は有限の大きさをもっているので、検出素子３への入
射光の光量分布の重心位置が測定されることになり、該
光か分布が均一、または対称的でないとスポット像の中
心と重心とがずれてしまい、測定値に大きな誤差を混入
することになる。この点について第３図、第４図を用い
て説明する。第３図は検出素子３に投射される光スポッ
トの１１１４の光量分布の一例を示し、例えば光切断法
を用いた集積回路の高さ測定等においては、回路パター
ンの影響により均一な光を照明しＣも反射光量にむらが
でき、図の如き光量分布となる。そしてこの光量分布は
、光照射面のパターンに応じて変化する。図中、横軸は
素子３上の位置、縦軸は光量を示しである。従来の装置
では、入射光量に対する素子３のフオｌ〜キャリア発生
量は通常使用範囲ではリニアな関係をもたしているので
前述の様な光量分布が素子３に入射すると、フォトキャ
リアの発生量分布もこれと同様な形になる。従って、第
４図（ａ ＞や（ｂ）に示す如く、求められた重心位置
はＧ＋、Ｇ２で示す如くフォトキャリア（従って光量）
の分布によって異ってしまい、光スポットの位置は変化
しないのに測定位置は異った値をもつことになる。この
様な誤差は電子線露光装置等において、光切断法等の方
法で半導体ウェハの＾さを精度よく測定する場合には特
に問題となる。
本発明はこの様な光量分布の変化による誤差の 狂
温入を防止し得る新規な変位測定方式を提案するしので
、光スポラ［〜の像を光学レンズを通して結像せしめ、
その結像面に検出面が光起電効果を有し均一な抵抗層に
よって形成され、Ｈつ両端に出力取出用電極を備えた半
導体装置検出器を設置し、該両電極から取出された信号
によって前記検出面のスポット位置を求めるようになし
た方式において、前記半導体装置検出器に入射する光の
充積に対し該検出器のフォトキャリア発生の飽和点が充
分小さくなるように設定した光学式変位測定１）式に特
徴を有する。
温入を防止し得る新規な変位測定方式を提案するしので
、光スポラ［〜の像を光学レンズを通して結像せしめ、
その結像面に検出面が光起電効果を有し均一な抵抗層に
よって形成され、Ｈつ両端に出力取出用電極を備えた半
導体装置検出器を設置し、該両電極から取出された信号
によって前記検出面のスポット位置を求めるようになし
た方式において、前記半導体装置検出器に入射する光の
充積に対し該検出器のフォトキャリア発生の飽和点が充
分小さくなるように設定した光学式変位測定１）式に特
徴を有する。
本発明者は入射光量に対するフォトキャリアの発生量は
通常使用範囲ではリニアな関係にあるが、ある光量を越
えるとフォトキレリアの数は飽和するという点に＠目し
て本発明をなし、その要点は従来は前記リニアな領域を
できるだけ大きくとるようにしていたのを逆に、少い光
量でフォ［−キャリアが飽和づるような索イを使用する
ことにある。
通常使用範囲ではリニアな関係にあるが、ある光量を越
えるとフォトキレリアの数は飽和するという点に＠目し
て本発明をなし、その要点は従来は前記リニアな領域を
できるだけ大きくとるようにしていたのを逆に、少い光
量でフォ［−キャリアが飽和づるような索イを使用する
ことにある。
即ち、本発明では入射光量に対し、フォトキｔ・リア発
生量の飽和点が充分に小さい素子を用い、この飽和点以
上の光量領域では入射光量の変化に拘わりなく一定部の
フォトキャリアが発’＋するようになしたものである。
生量の飽和点が充分に小さい素子を用い、この飽和点以
上の光量領域では入射光量の変化に拘わりなく一定部の
フォトキャリアが発’＋するようになしたものである。
第５図はこれを説明するもので、（ａ ）は入射光量の
分布を示してあり、（ｂ）はその入射光による発生フォ
トキャリア数の分布を示しである。
分布を示してあり、（ｂ）はその入射光による発生フォ
トキャリア数の分布を示しである。
図より解るようにフォトキャリア発生の飽和点は光量に
対し充分小さくされており、従って（ｂ）図に実線で示
すように入射光量分布のむらに関係なしに均一なフォト
キャリアの発生となる。それ故、口の重心Ｇは像４（入
射光間）の中心と一致しでおり、又その位置は光量分布
の変動に左右されないのできわめて正確な位置測定が可
能となる。
対し充分小さくされており、従って（ｂ）図に実線で示
すように入射光量分布のむらに関係なしに均一なフォト
キャリアの発生となる。それ故、口の重心Ｇは像４（入
射光間）の中心と一致しでおり、又その位置は光量分布
の変動に左右されないのできわめて正確な位置測定が可
能となる。
尚、上記は位置検出素子としてフォトキャリア発生の飽
和点の小さいものを用いたが、飽和熱が比較的高い場合
には相対的に光量を多くすれば良い。
和点の小さいものを用いたが、飽和熱が比較的高い場合
には相対的に光量を多くすれば良い。
以上詳述したように、本発明は位置検出素子をフォトキ
ャリア発生の飽和点以上の光量領域で使用するようにな
しているので、入射光量分布の変動やむらに全く関係な
しに常に入射光束の中心を正確に測定することができる
。従って、加工途中の回路パターンが描かれた半導体ウ
ェハの高さ測定などに用いて極めて効果がある。
ャリア発生の飽和点以上の光量領域で使用するようにな
しているので、入射光量分布の変動やむらに全く関係な
しに常に入射光束の中心を正確に測定することができる
。従って、加工途中の回路パターンが描かれた半導体ウ
ェハの高さ測定などに用いて極めて効果がある。
第１図は従来の変位測定装置例を示す図、第２図はその
一部の拡大断面図、第３図及び第４図はその作用を説明
する図、第５図は本発明を説明づる図である。 １：光スポット、２：結像レンズ、３：半導体装置検出
素子、４：光スポットの像、５：表面Ｐ型層、６：裏面
Ｎ型層、７：絶縁層、８ａ 、 ８ｂ ：電極、９ａ
、 ９ｂ ：増幅器、１０：演算回路、１１：表示装置
。 特許出願人 日本電子株式金相 代表者 加勢 忠雄 ｌ ＾ −″ 馳 へ寸 ｔ”ｄ −〇−
−味
一部の拡大断面図、第３図及び第４図はその作用を説明
する図、第５図は本発明を説明づる図である。 １：光スポット、２：結像レンズ、３：半導体装置検出
素子、４：光スポットの像、５：表面Ｐ型層、６：裏面
Ｎ型層、７：絶縁層、８ａ 、 ８ｂ ：電極、９ａ
、 ９ｂ ：増幅器、１０：演算回路、１１：表示装置
。 特許出願人 日本電子株式金相 代表者 加勢 忠雄 ｌ ＾ −″ 馳 へ寸 ｔ”ｄ −〇−
−味
Claims (1)
- 光スポットの像を光学レンズを通して結像せしめ、その
結像面に検出面が光起電効果を有し均一な抵抗層によっ
て形成され、且つ両端に出力取出用電極を漏えた半導体
装置検出器を設置し、該両電極から取出された信号によ
って前記検出面のスポット位置を求めるようになした方
式にｄ５いて、前記半導体装置検出器に入射する光の光
かに対し該検出器のフォトキャリア発生の飽和点が充分
小さくなるように設定することを特徴とする光学式変位
測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162382A JPS58168905A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式変位測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162382A JPS58168905A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式変位測定方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168905A true JPS58168905A (ja) | 1983-10-05 |
Family
ID=12891991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162382A Pending JPS58168905A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式変位測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168905A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6081610A (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-09 | Nippon Yusoki Co Ltd | 全方向移動台車の定点停止位置検知装置 |
| JPS60228904A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-11-14 | ノキア ウンテルハルトゥングスエレクトロニック（ドイッチュランド）ゲー．エム．ベー．ハー | 露光装置内の光源位置測定装置 |
| JPS638807A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Daifuku Co Ltd | 光学誘導式移動車の誘導装置 |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5162382A patent/JPS58168905A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6081610A (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-09 | Nippon Yusoki Co Ltd | 全方向移動台車の定点停止位置検知装置 |
| JPH0477321B2 (ja) * | 1983-10-08 | 1992-12-08 | Nippon Yusoki Kk | |
| JPS60228904A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-11-14 | ノキア ウンテルハルトゥングスエレクトロニック（ドイッチュランド）ゲー．エム．ベー．ハー | 露光装置内の光源位置測定装置 |
| JPS638807A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Daifuku Co Ltd | 光学誘導式移動車の誘導装置 |
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