JPS60149129A - 光電検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体焼付装置に於るマスクとウェハーの様
な二つの物体の相対的な位置合わせあるいは半導体デバ
イスの加工機に対する位置合わせ装置の光電検出装置、
特に検知物体の平面でなく凸凹があシ、あるいは予め回
折パターンのわかっている信号を検知するのに有効な光
電検出装置に関する。

〔従来技術〕

従来例に係る光電検出装置として特開昭５３−９１．７
５４　（走萱型光検出装置）によって開示された本出願
人に係る装置がある。この装置においては平担な物体表
面からの正反射光を除去し、必要なパターン散乱光のみ
を受光すべく遮光部材の大きさは正反射光が遮光できる
ぎりぎりの大きさか、あるいはこれよシわずか大きめに
設定している。

しかし、物体の表面が平担でなく凸凹がある場合、所定
の検知マーク以外の部分において散乱光が発生し、遮光
部材では遮光できない。このため検出光のコントラスト
の低下を招き、検出精度が悪化あるいは検出不能となる
などの問題が生じていた。

また従来例に係る光電検出装置として特開昭５３−１３
５，６５４によって開示された本出願人に係る装置があ
る。この装置においては光束分割手段を用いて検出光束
を２つに分け、各々の検出光束を各々所定の空間フィル
ターを用いて選択的に透過させ、この２つの透過光を別
の受光素子に受光して電気信号に変換し、該電気信号を
信号処理してパターン信号を選択検知するような構成で
ある。

しかし、この構成によれば検出光束を２つに分けて検知
するものであるから、受光素子では検出光束の光量が半
減してしまい、反射率の低いパターンや、ウェハ一段差
の低いパターンでは十分な検知が出来ないという欠点が
あった。また、複数の空間フィルターの中心軸を検出光
束の中心軸に精度良く合わせないと、検出光束のコント
ラストが低下し、検出精度が悪化するという問題があっ
だ○ 本発明は上記従来例の欠点に鑑み提案されたものであり
、最適のりＮ比およびコントラストを有する検出信号を
得ることを可能とする光電検出装置、あるいは空間フィ
ルターの軸合せ作業をなくし、また空間フィルター範囲
を可変として所定の検出信号を得ることを可能とする光
電検出装置の提供を目的とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しなから本発、明の実施例に係る光電
検出装置について説明する。第１図は本発明の実施例に
係る光電検出装置を適用したマスクとウェハーの自動位
置合せ装置の信号検出系の原理図である。１はレーザー
光源、２は集光レンズ。

３は回転多面鏡、４はリレーレンズ、５は２２以下の目
視用の光学系に光を分割する為のビームスプリッタ−１
６はフィールドレンズ、７は１４以下の光電検出光学系
に光を分割する為のビームスプリッタ−９８はリレーレ
ンズ、９は１９がら２１の目視観察用照明光学系から光
を導く為のビームスプリッタ−９１０は対物レンズ１１
の瞳であり、１２はマスク、１３はウェハーである。レ
ーザー光自体の共役関係は次の様になっている。

即ちレーザー光は−たん集光レンズ２によって３０の位
置に集光される。３０の位置でのレーザー光のスポット
径は入射するレーザービームの径りと集光レンズ２の焦
点距離ｆ２　により定まる。

レーザー光が径りの中で一様に分布をしているとすると
、レーザースポットの径ｄは ２ −　ｄ−２，４４λ− で示される。３０の位置から発散していくレーザー光は
回転多面鏡３で反射した後リレーレンズ４を通過して−
たんフィールドレンズ６の近傍の点３２に結像される。

更に光はリレーレンズ８及び対物レンズ１１を通してマ
スク及びウニノー−面上に相当する３４の位置に結像さ
れる。従って第１図中で３０．３２．３４は互いに共役
となっているのである。マスク及びウェハー面を実際に
走査するスポット３４の径Φは３０から３４までの結像
倍率をａとした時 Φ＝ａＸｄ で示される。走査スポット径を変更するにはｄを変更さ
せれば良くレーザー光のビーム径りや、レンズ２の焦点
距離ｆ２を変化させる事によシ実現できる。また走査ス
ポットを大きくするだけなら集光レンズ２の位置を故意
に動かし、３０の位置でレーザー光をデフォーカスさせ
てやることによっても実現できる。一般に走査スポット
の径は対象とするパターン線幅によって適宜選べる事が
望ましいが、第１図の系はスポット径−の変更に対して
は容易に対処する事ができる。３４の位置に集光された
レーザー光は回転多面鏡３の回転に従ってマスク及びウ
ェハー面上を走査する。

以上に説明した様な実際の物体面上での走査ビームの共
役関係と共に第１図の光学系の瞳の結像関係も重要であ
る。対物レンズ１１の瞳は１０で示されるが、１０の中
心点である光軸上の点３３と、回転多面鏡３の反射点３
１とは互いに共役になっている。即ち第１図の配置はレ
ーザービームの対物レンズへの入射という点について見
れば、丁度瞳１０の位置に回転多面鏡を置いたものと等
価になっているのである。

ウェハーの様な反射物体を観察する際にはテレセントリ
ックな対物レンズが使われる。第１図の対物レンズ１１
はテレセントリックな配置、即ち、対物レンズ１１の前
側焦点位置に光学系の通過光束を決定する瞳１０が置か
れる配置となっている。

第２図にこの様子を示す。対物レンズ１１の前側焦点で
あり、瞳位置１０の中心３３は前述の様に回転多面３の
レーザーの反射位置３１と共役なのであたかもここから
走査ビームが発生するかの様な作用を行う。走査ビーム
の中心線となる主光線は対物レンズの前側焦点３３を通
っているので対物レンズ１１を通過した後は光軸と平行
になシ、マスク及びウェハーに垂直に入射する。もしこ
こで走査ビームが当った箇所が平担な部分であれば入射
光は反射して再び３３の位置に戻る。一方もし走査ビー
ムの当った所にパターンがあれば、パターンの境界部の
エツジで散乱を受け光はもとへは戻らない。即ち散乱光
は対物レンズ１１で捉えられて再び瞳１０を通る時、最
早瞳の中心３３を通らず瞳の端の方を通過する事になる
。この事はとシも直さず、瞳上で散乱光と非散乱光が空
間的に分離されているという事に他ならない。第２図は
この分離の様子を示している。即ち走査ビームが例えば
左から右に物体面上を走査するとすると、パターンのあ
る部分３５に当るまでは光は散乱を受けず反射して瞳１
０のもとの所に戻る。パターン３５に当ると光は散乱を
受け、点線で示した様な光路を通って瞳１０上のもとの
位置に戻らない。

瞳１０の所での非散乱光の占める面積は走査レーザー光
の有効径と同一である。散乱光を有効に捉える為、この
　′ 非散乱光の有効径は瞳の径に対して十分小さくとられる
のが普通であシ、通常はこの径の比が０．１−〜０．７
の範囲にとる事が好ましい。

再び第１図に戻り、ビームスプリッタ−７から別れてフ
ォトディテクター１８に到る光電検出光学系について考
える。図中１４は対物レンズ１１の瞳１０を結像させる
レンズ、１５は光電検出用の光は透過し、他の波長例え
ば目視用光学系で用いる波長を実質的にカットするフィ
ルターである。

フォトディテクター１８の位置は瞳結像レンズ１４によ
り瞳１０の像のできる所である。従って瞳１０゜フォト
ディテクター１８は互いに共役な関係になっている。こ
の光電検出系は走査スポットが検知物体にさしかかった
時のみ出力があられれる事になる。従って出力を時間的
に観某すれば走査ビームがエツジに当った時パルス状の
信号が発生され、走査ビームが検知物体に当った時ステ
ップ状の信号が得られる事がわかる。このパターンがマ
スク及びウェハーのアライメントマークからの信号であ
れば、この信号からマスクとウェハーの相対的な位置ず
れを検出することができる。検出されたずれ量を補正す
る様に不図示の駆動系でマスクとウェハーの相対位置を
動かすことによりオートアラインメントがなされる。ま
た走査ビームが検知物体に商った時発生するステップ状
の信号は同期信号として使用する。

第１図で目視用に設けられているのは１９〜２１の照明
系と２２以下の観察系である。図中１９は照明用光源、
２０はコンデンサーレンズで光源像を対物レンズ１１の
瞳１０の上に作る作用をする。

２１はフォトレジストの感光する波長域の光をカットす
る作用を持つフィルターである。一方２２は像の正転を
行うエレクタ−１２３はレーザー′波長をカットし目視
観察用の波長を透過するフィルター、２４は接眼レンズ
である。

一方、レーザーによるスポット走査に適合するマークと
しては、例えば昭和５２年１月２２日、本出願人により
出願された「光学装置」にその実施例がある。このマー
クは一方向のライン走査に対してｘ＋　ｙのずコれ（を
検出する事のできる第３図の様なマークである。第３図
（ａ）はマスク　（またはウェハー）用パターン、　（
ｂ）はウエノ・−（又はマスク）用パターン、（Ｃ）は
両者をアラインメントさせた時の状態である。なお（ｅ
）図で点線で示されているのが走査レーザービームの軌
跡である０この様な光電検出法の問題点としてゴミの事
が挙げられる。即ち本光電検出系は散乱した光を検出し
ているので、光電検出の対象領域にたまたまゴミの様な
光を散乱させる物質がある場合、このゴミの散乱光まで
信号として拾ってしまうのである。ゴミはウェハーに付
着している場合もあれば走査光学系の内部に付着してい
る場合もある０ウエハーに付着するゴミなどは常に考慮
しておかなければならない要因といえる。この様にして
生じるパターン以外からの検出光はいわば偽信号であり
、好ましくないばかりでなく、誤動作の原因となる。

本発明は上記のゴミやあるいは検出物体の表面からの乱
反射などのパターン以外からの不所望の検出光の除去を
目的としたものであり、具体的にはフォトディテクター
の受光面を分割する手段を活用しようとするものである
。ここでフォトディテクターの受光面を分割する手段を
活用する為、第１図の光電検出部のフォトディテクター
１８の所で観察される光の分布を考える。今までの説明
では散乱光をパターンエツジからの散乱現象として捉え
てきたが、これは換言すれば一種の回折現象に他ならな
い。従ってパターンの方向性に依存した方向に光は散乱
される事になる。第３図に示した様なアラインメントマ
ークの場合、フォトディテクター１８の位置で観測され
る散乱光の分布いわゆる回折パターンを第４図（ａ）　
、　（ｂ）に示す。散乱光はパターンの伸びている方向
と直角の方向に伸びる事は通常の回折現象の理論よシ容
易に説明させる。第４図（ａ）は第３図１２ａ＋１３ａ
、１２ｂからの散乱光であり、第４図（ｂ）は第３図１
２Ｃ９１３’ｂ、１２ｄからの散乱光であ、る。一方こ
れに対してゴミの様な不規則な形状をした物質からの散
乱光は遮光板の所で特別な方向性は示さず一様な拡がり
方をする。第４図（ｅ）にその様子を示す。

第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）と本中央の黒い
点は非散乱光による部分であり、それ以外の斜線部が光
の拡がっている領域を示している０また外側の円は本光
学系の有効径を示している。

本発明ではこのフォトディテクター位置でのパターン部
と非パターン部からの散乱の違いを利用する。その為本
発明ではフォトディテクターの受光面を分割し、パター
ン検出受光面と散乱光受光面とを設ける事を特徴とする
０そしてこれら受光面は、検出パターンの向きに対応し
て各々の役割が入れ替る。ここでパターン検出受光面よ
り得られる信号をマーク信号と呼び、散乱光受光面より
得られる信号をノイズ信号と呼ぶ。

第５図はこの様なフォトディテクターの実施例を示す概
略的上面図である。１８のフォトディテクターは、各々
分割され独立に信号が取り出される受光面１８ａ、１８
ｂｌｔ　１８ｂ２．．１８ｂ３．１８ｂ４゜１．８ｃ、
ｔ　１８ｃ２＋　１８ｃ３，１８ｃ４；　１８ｄｌ＋　
１８ｄ２゜１８ｄ３，１８ｄ４，１８ｅ１，１８ｅ２＋
　１８ｅ３，１８ｅ４＋よシなっている。中央の受光面
１８ａは、光走査ビームの正反射光を受光する。これに
よシ光走査ビームが検出領域を走査している事を認知し
、後処理回路により同期信号を発生させるとともに、検
出物体の反射率を測定する事が出来る。第３図のマーク
パターン１２ａ、１３ａ、１２ｂ　を検知する場合は受
光面１８ｂ１，１８ｃ１，１８ｄ１，１８ｅ１゜１８ｂ
３＋　１８ｃ３＋　１８ｄ３＋　１８ｅ３　から得られ
る信号号の和がマーク信号となり、受光面１８ｂ２．。

１８Ｃ２＋’１８ｄ２，１８ｅ２＋、１８ｂ４，１８ｃ
４．１１８ｄ４゜１８ｅ４　から得られる信号の和がノ
イズ信号となる。次に第３図のマークパターン１’２ｃ
、１３ｂ。

１２ｄを検知する場合は、受光面１８ｂ２，１８ｃ２＋
１８　ｄ　１８　ｅ　１８　ｂ　１８　ｃ　１８　ｄ　
４，１８　ｅ　、ｓ２＋　２１　４１　４１ から得られる信号の和がマーク信号となり、受光面１８
ｂ１　＋　１８ｃ１，１８ｄ１　、１８ｅ１＋　１８ｂ
３＋　１８ｃ３゜１８ｄ３・１８ｅ３から得られる信号
の和がノイズ信号となる。

この様にしてマーク信号とノイズ信号の検知を行うと、
マーク信号に含まれるゴミ等による散乱光とほぼ同量で
同期したノイズ信号の検知が行える。従ってマーク信号
からノイズ信号をひいてやればゴミ等による誤った検知
がなくなシ、かかる影響を全く除去する事が可能となる
。ここでマーク信号が出力される方をＡチャンネル、ノ
イズ信号が出力される方をＢチャンネルと呼、ぶ。第３
図のマークパターンのノくターン方向は予めわかってい
るから、同期信号の検出と後処理回路で検出されたパル
スの本数を計数することによって、どちらの方向の受光
面がＡチャンネルになるか、あるいはＢチャンネルにな
るか容易に知ることができる０ 次に本発明の実施例に係る信号処理系について説明する
。第６図はその信号処理を説明するだめの信号図である
。第６図（ａ）はマスク及びウエノ・−上のパターンを
走査した時の位置関係を示したものである。この図で一
点鎖線はレーザー走育光を一示しており、ゴミ４２が走
沓線上にのっている事を除けば第３図（Ｃ）と全く同じ
配置になっている。

第６図（ｂ）はＡチャンネル、第６図（Ｃ）はＢチャン
ネルの出力を示したものであるＯＡＡチヤンネルｒｉ　
ｒ；：ターン＋ゴミＪ、Ｂチャンネルは「ゴミ」の検出
チャンネルなので図の様な出力になる。

第６図（ｄ）〜（ｅ）は（Ａ−’Ｂ）の演算を行う不図
示の差動増幅器を通過した信号の三態様である。（ｄ）
はＡチャンネルのゴミ信号とＢチャンネルのゴミ信号が
丁度うまくキャンセルした場合、（ｅ）はＢチャンネル
のゴミ信号の方が太きかった場合、（ｆ）はＡチャンネ
ルのゴミ信号の方が大きくて完全にはキャンセルできな
かった場合である。（ｄ）〜（ｆ）のいずれになるかは
ゴミの散乱の特性、差動増幅の際に一方又は両方の信号
に倍率をかける、或いはフォトディテクターの感贋差を
利用する等積々の女素があり、−概に決定する事はでき
ない。しかし単純に非散乱光のみをカットした（ｂ）の
出力に比して差動増幅器を通った後の信号である（ｄ）
〜（ｆ）はノイズを抑制し、パターンＳ／Ｎ比を高めて
いる。

次に光電検出のもう一つの問題を挙げると、光電検出の
対象領域の表面凸凹がある場合、この凸凹により発生す
る散乱光を信号として拾ってしまうが、この様なパター
ン以外からの検出光はコントラストの低下、Ｓ／１’Ｊ
の悪化となるため検出精度の低下と信号検出率の低下を
招く。ここで第１図のフォトディテクター１８の所で観
測される光′亀検出対象領域の表面にある凸凹からの散
乱光の分布を考えると、かかる散乱光はディテクター１
８の所で特別な方向性を示さず一様な拡がりを示す。

第４図（ｄ）は検出物体表面に凸凹が少しある状態であ
り、それより少し凸凹が大きいと第４図（ｅ）、更に凸
凹が大きくなると第４図（ｆ）となる。この僚な検出物
体表面の凸凹に対応して散乱光の拡がりも変化する。第
４図（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）とも中央の黒い点
は非散乱光による部分であり、それ以外の斜線部が光の
拡かつている領域を示している。また外側の円は本光学
系の有効径を示している。

本発明ではこのフォトディテクター１８の位置での光の
拡がりの違いに着目する。その為本発明では中心から４
方向に伸びたフォトティチクターの受光面を中心から等
距離になる様に谷方向４つの受光面に分割しである。各
方向の受光面からの信号はパターニングの相違による信
号レベルの相違、および検出物体からの散乱光の拡がり
に対応して中心から等距離にある受光面が選択される。

選択された受光面の各出力信号が合成された後、最良の
コントラストとＳ　／’Ｎ比をもつ信号として信号処理
回路へと出力される０ 第７図は本発明の実施例に係る信号処理回路のブロック
図である。フォトディテクター１８の中央部の受光面１
８ａは検出走査ビームが検出領域内を走査している事を
検知するとその旨の信号を増幅器５１へと出力する。増
幅器５１は信号を増幅した後電圧比較器５８とＡ／Ｄコ
ンバータ５４へと出力する。Ａ／Ｄコンバータ５４に出
力された受光面１８ａの信号は、デジタル信号に変換さ
れん演算処理回路５７は演算処理部、メモリ部、および
入出力信号を扱うインターフェース部よりなっている。

Ａ／Ｄコンバータ５４から演算処理回路５７へと入力さ
れた第１回目の走査ビームの信号を演算処理回路でその
大きさを検知し、スレッシュホールドレベルを演算して
決めた後Ｄ／Ａコンバータ５３へと出力する。Ｄ／Ａコ
ンバータ５３から出力されたスレッシュホールド電圧は
電圧比較器５８の基準電圧として用いられる。電圧比較
器５８は、この基準電圧と第２回目の走査ビームによる
増幅器５１の出力とを比較し、検出走査ビームが検出領
域内を走査している間、信号を出力する。この出力信号
を第８図（ｄ）に示すが、この出力信号は後述するパタ
ーン信号の時間測定のだめの同期信号として使用される
。

フォトディテクターの各受光面１．８ｂ、　、　１８ｃ
１゜１８ｄ、、１８ｅ１は各々選択スイッチ５Ｕｂ１．
５０ｃ１゜５０　ｄ　５０　ｅ　１を通って信号合成回
路５２へと接Ｉ 続されている。同様に他の受光面も対応する選択スイッ
チを介して信号合成回路５２へと接続されている。各選
択スイッチは演算処理回路５７の出力によｐＯＮまだは
ＯＦＦ状態となり、これにより各受光面が選択される。

また信号合成回路５２は各受光面ごとに増幅器をもち演
算処理回路５７の出力により、各受光面からの信号を各
々独立に加算あるいは減−鼻を行う加算器と減算器とを
持ち、それらを合成して一つの出力として電圧比較器５
９とＡ／Ｄコンバータ５６へと出力することが可能であ
る。演算処理回路５７は最初全選択スイッチへＯＮ出力
を出し、全受光面の信号を信号合成回路５２へ入力され
る様にする。

次に演算処理回路５７は、信号合成回路５２に対し受光
面１８ｂ１，１８ｃ、、１８ｄ、、１８ｅ、、１ｓｂ３
゜１８ｃ３，１ｓｃｉ３，１８ｅ３からの信号を加算し
、受光面］、８ｂ２．１８ｃ２＋　１８ｄ２．１８ｅ２
＋　１８ｂ４，１８ｃ４゜１８ｄ４．１８ｅ４からの信
号を減算する様指令信号を与える。信号合成回路５２は
この加減算した出力をＡ／Ｄコンバータ５６と電圧比較
器５９へと出力する。演算処理回路５７はこの出力をＡ
／Ｄコンバータ５６を通じてその信号の大きさを検知し
、スレッシュホールドレベルを演算して決めた後、Ｄ／
Ａコンバータ５５へと出力する。電圧比較器５９は信号
合成回路５２からの入力とＤ／Ａコンバータ５５からの
スレッシュ小−ルドｑ圧（Ｄ比較を行いパターン信号に
対応したパルス出力を出す。

そして演算処理回路５７は電圧比較器５８の同期信号が
発生した時から電圧比較器５９のパターン信号の個数を
数え、パターン信号を３個数え終９３個目のパターン信
号が通過した後、信号合成回路５２に加減算の指令信号
を与える。すなわち受光面１８ｂ　１８ｃ２，１８ｄ２
．１８ｅ２．１８ｂ４゜２＋ １８ｃ４，１８ｄ４１１８ｅ４からの信号を加算し、受
光面１８ｂｌ　、　１８ｃｌ　＋　１８ｄ１　、１８ｅ
ｌ’＋　１８ｂ３　。

１８ｃ３＋　１８ｄ３，１８ｅ３からの信号を減算する
様にする。この結果、得られた信号合成回路５２の出力
を第８図（ｂ）に示す。この信号合成回路５２の加減算
処理と受光面の組み合せは上記説明のように、同期信号
の立ち上り時と、パターン信号を３個計数した時に切替
えられて繰シ返し行なわれる。

ところで第８図（ｂ）の信号には検出面の凸凹による散
乱光が多く含まれている。演算処理回路５７はＡ／Ｄコ
ンバータ５６の出力経由で信号合成回路５２の出力つま
シ第８図（ｂ）の信号を取り込んで演算処理回路の記憶
部へ記憶させ、更にペデスタル信号ｐｌおよびパターン
信号Ｓ　ｔ＋　Ｓ２．Ｓａｔ　Ｓ４ｔ　Ｓｓ　＋Ｓ６．
を演算する。パターン信号が大きい場合あるいはペデス
タル信号Ｐ、が一定値より大きい場合、演算処理回路５
７は内側の受光面１８ｂｌ、　１８ｂ２゜１８ｂ３，１
８ｂ４の信号を切り離すべく選択スイッチ５０ｂ１，５
０ｂ２．５０ｂ３，５０ｂ４　へＯＦＦ信号を出し、信
号合成回路５２によって合成されない様にする。その結
果得られる信号合成回路５２の出力は、第８図（ｃ）の
様になる。第８図（ｅ）に示す様にディテクタ１８の内
側の受光面を切シ離すとペデスタル信号Ｐ２は大幅に減
少するが、パターン信号Ｓ７　、　Ｓｓ　Ｉ　’Ｓ９１
　Ｓｔｏ　＋　、Ｓｎ　＋　Ｓ１２も若干減少する。こ
の様に演算処理回路５７はフォトディテクターの受光面
を順次切り離していき、パターン信号が一定以上で最良
のコントラストが得られる受光面の組み合せで固定し、
同呼にパターン信号レベルの減少に対応して電圧比較器
５９へのスレッシュホールド′亀圧も変化させる。次に
演算処理回路５７は、コントラストが一定以上悪化しな
いのを確認しながらフォトディテクター１８の外側の受
光面１８　ｅ　ｌ＋　１８　ｅ２　＋　１８　ｅ　３　
＋　１８８４　ノ組ミ合セヨり切り離１〜ていき、コン
トラストが一定以上悪化する一歩手前で受光面の切シ離
しを中止する。外側から切シ離す操作を行うのは、一般
に外側の受光面には有効な光束が入射しない場合がある
が、かかるときにも暗電流が流れる。この暗電流は信号
としてはノイズ信号であシ、実質的にＳ／Ｎ比を低下さ
せるからである。このようにして適宜フォトディテクタ
ー１８の受光面を組み合せることにより最良のコントラ
スト、最良のＳ／Ｎ従って最良のパターン信号が得られ
る。その結果検出率の良い、検出精度の高い信号が得ら
れる。

第８図（ａ）はマスクおよびウェハー上のパターンを走
査した時の位置関係を示したものである。

第８図（ｂ）はすべての受光面が作動したときの検知信
号図であり、（ｃ）は受光面が最適に選択されて組合わ
されたときの検知信号図、（ｄ）は同期信号図である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば光電素子が検出パタ
ーンの回折方向に対応して、かつ放射方向に対しても分
割されて配置され、各光電素子の選択組合せにより所定
の信号を検出するものであるから、従来例のような検出
光束を二つに分割する必要がない。このため光量が半減
することがなく十分な大きさの検出信号レベルを得るこ
とができる。また信号検出ルートが単一であるから装置
構成が簡単化される。更に複数の空間フィルターの光軸
合ぜ等の複雑な位置合せが不要となシ調整が簡単である
。また各光電素子は同一平面上にあるから素子間の感度
が均一となる。

また本発明によれば最適のコントラストおよび最適のＳ
／Ｎ比をもつ検出信号が得られるように分割された複数
の受光面を適宜選択できるから検出精度および信号検出
率の向上を図ることができる。

更に本発明によれば検出物体のパターン信号を検出する
部分と検出領域面を検知していることを検出する部分と
に分割された光電素子を有し、検出領域面の検知信号を
パターン信号の同期信号および信号検知のスレッシュホ
ールド電圧として利用でき、検出時間の短縮化および装
置構成が簡単となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に一係る光電検出装置を適用し
たマスクとウェハーの自動位置合せ装置の信号検出系の
原理図、第２図はテレセントリックな対物レンズの作用
を示す図、第３図は自動位置合せ装置で用いられるマー
クの一例を示す図である。第４図はマークからの回折パ
ターンを示す図と検出物体表面からの散乱光の分布を示
す図、第５図は本発明の実施例に係るフォトディテクタ
ーを示す図、第６図は本発明の実施例に係る信号処理系
を説明するための信号図、第７図は本発明の実施例に係
る信号処理回路のブロック図、第８図は本発明の実施例
に係る検出マークパターン、受光面の選択前後の検出信
号、および同期信号を示す図である。 １・・・レーザー光源 ２、４．６．８．１４．２０．２２．２４・・・レンズ
３・・・回転多面鏡 ５、７．９・・・ビームスプリッタ− １０・・・対物レンズ１１の瞳 １１・・・対物レンズ １２・・・マスク １３・・・ウェハー １５．２１．２３・・・フィルター １８・・・フォトディテクター １９・・・照明用光源 ３５・・・パターンのくぼみ ５１・・・増幅器 ５２・・・信号合成回路 ５３．５５・・Ｄ／Ａコンバータ ５４．５６・・・Ａ／Ｄコンノ（−タ ５７・・・演算処理回路 ５８．５９・・電圧比較器。 第２図 （眞） 第　４　図 第　５　図 １１１Ｇ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 、　光電検出器の受光面を、検出物体のノ（ターン信号
   を検出する部分と検出領域面を検知している事を検出す
   る部分とに分割した光電検出装置０