JPS60150630A - 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、
特に検知物体の表面が平面でなく凸凹があり、あるい（
は予め回折）ξ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１児する。

〔従来技術〕

従来例に係る光電検出装置として特開昭５６−９１．７
５４（走査型光検出装置）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
受光ずべく遮光部材を配置している。この遮光部材の大
きさは正反射光が遮光できるぎりぎりの大きさか、ある
いはこれより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
１言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
減してし甘い、反射率の低いノミターンや、ウェハ一段
差の低いパターンでは充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た。

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Ｓ／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の
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、図面を参照しなが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
る光電検出装置な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。

６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ンター、
６はフィールド゛レンズ２７は１４以丁の光電検出光学
系に光を分割する為のビームスプリッタ−１８はリレー
レンズ、９は１９から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−２１０は対物レンズ１
１の瞳であり、１２はマスク、１６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６０の位置ｅ
こ集光される。６０の位置でのレーザー光のスボント仔
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（２ｆこより定まる。レーザー光が径１〕の中で一
様（で分布をしているとすると、レーサースポットの径
ｄは ２ ｄ　＝　２．４４λ− １〕 で示される。６０の位置から発散していくレーサー光は
回転多面／＆６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の近傍ノ点６２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・・−面上に相当する６４の位置Ｖこ
結像される。従って第１図中で３０．３２．３４は互に
共役となっているのである。マスク及びウエノ・−面を
実際に走査するスポット６４の径のは６０から６４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り実現できる３、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、６０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・ミ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。６４の位置に集光さ
れたレーザー光は回転多面鏡乙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６６と、回転多面鏡６の反射
点６１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、瞳立＠１０の中心６６は前述の様に回転多面乙の
レーザーの反射位置６１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６６を辿
っているので対物レンズ１１を通過した後は光軸と平行
になり、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・ト担な部分であれば入
射光は反射して再び６６の［ｉｆ［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６６を通らず瞳の端の方を通過する事
になる。この事はとりも直さず、吸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どすると、）ξタ
ーンのある部分６５に当るまでは光は散乱を受けず反−
射して瞳１０のもとの所に戻る。パターン６５に当ると
光は散乱を受け、点線で示した様な光路な通って瞳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
のが好適であり、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′屯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′−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は互に共役な関係になっている。この
光電検出系は走査スボ゛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
に観察すれば走査ビームがエツジに当った時・ξ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ン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当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−３２３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１．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のずれを検
出する事のできる第６図の様なマークである。第６図（
ａ）はマスク（またはウェハー）用・ξターン、（ｂ）
ハウエバー（又ハマスク）用／ξ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（Ｃ）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。

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捷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。ゴミはウエノ・−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。ウェハーに付着するゴミなどは常に前圧しておか
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、好寸し
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・ξ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１
８の所で観測される光の分布を考える。今寸での説明で
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６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り容易
に説明される。第４図（ａ）は第６図１２ａ　、、１５
ａ　、１２ｂからの散乱光であり、第４図（１〕）は第
６図１２Ｃ，１３１）、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（Ｃ）にその様子を示す。第４図
（ａｌ　、　（ｂ）　、　（Ｃ）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が
っている領域を示している。

寸だ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
。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
ｂ１，１８ｂ２，１８ｂ３，１８ｂ４，１８Ｃ５゜１８
Ｃ２，１８Ｃ３，１８ｃ、　、１８ｄ、　、１８ｄ２．
１８ｄ３．１８ｄ４　。

１ｓｅｌ　ｌ　１８ｅ２１１ａｃ３　＋　１ｓｅ、より
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。これにより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６図のマークパターン１２ａ。

１５ａ、１２ｂ　を検知する場合は受光面ｉ　８ｂ、　
、　１８Ｃｔ　。

１８ｄｌ　＋　１８ｅ＋　＋　１８ｂ３　＋　１ａｃ３
１１８ｄ３　＋　１８ｅｓから得られる信号の和がマー
ク″信号となり、受光面１８ｂ２゜１８Ｃ２＋　１８ｄ
２　＋　１ｓｅ２＋　１８’）４　＋　ｉａｃ、ｌ　ｌ
　１８ｄ４　＋　１８ｅ４から得られる信号の和がノイ
ズ信号となる。次に第６図のマークパターン１２ｃ、Ｉ
Ｓｂ、１２ｄを検知する場合は、受光面１８ｂ２，１８
Ｃ２，１８ｄ２，１８ｅ２，１８ｂ４゜１８Ｃ６１１８
ｄ４，１８ｅ４から得られる信号の和がマーク信号とな
り、受光面１８ｂ１，１８ｃＩ、１８ｄ１，１８ｅｌ。

１８ｂ３，１８Ｃ３，１８ｄ３，１８ｅ３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
がなくなり、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
イズ信号が出される方をＢチャンネルと呼ぶ。第６図の
マークパターンのパ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
チャネルになるか、あるいはＢチャネルになるか容易に
知ることができる。

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ための信号図である
。第６図（ａｌ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査光を示しており、ゴミ４２が走査
膀上にのっている事を除けば第６図ＦＣ＋と全く同じ配
置になっている。

第６図（１〕）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。Ａチャンネルは「パ
ターン−トゴミ」、■３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（ｄｌ〜（ｃ）ｌ（Ａ−１３）の演算を行う不図
示の差動増幅器を通過した信号の五感様である。（ｄ）
はＡチャンネルのゴミ信号とＢチャンイ・ルのゴミ信号
が丁度う才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）〜（ｆｌ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、或いはフォトティチクターの感度差
を利用する等種々の要素があり、−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
）〜（［１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けると、光電検出の
対象領域の表面に凸凹かある場合、この凸凹により発生
する散乱光を信号として拾ってし甘うか、この様な／ξ
ターン以外からの検出光はコントラストの低下、Ｓ／Ｎ
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
る光電検出対象・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１８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（
ｄｌは検出Ｉ置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（「）となる。この様に検出物体表面
の凸凹に対応して散乱光の拡がりも変化する。第４図（
ｄ）　＋’（ｃｌ　、　（［１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がっ
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ディテクターの受光面を、中心から
等距離になる様に各方向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・ξターニングの相違によ
る信号レベルの相違、および検出物体表面からの散乱光
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。

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、４）
コンバータ５４へと出力する。Ａρ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
れて演算処理回路５７へと送られる。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キサを検知し、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５６へと出力する。１）／Ａ−コンバータ５６
から出力されたスレッシュホールド電圧は電圧比較器５
８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
間測定のた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１８ｂｌ　、１８ＣＩ　
。

１８ｄ＋　＋　１８ｅ、は各々選択スイッチ５１Ｔｈ、
　、ｓｏｃ、　。

５０ｄ＋　、５ｏｅ＋を通って信号合成回路５２へと接
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の出力により０Ｎ−
ｊたはＯＦ　Ｉ”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算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５９
とＡβ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１言号合成回路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１８１）３，１８ＣＩ、１８ｄ１，１８ｅ１，１８ｂ
、。

１８Ｃ３，１８ｄ３，１８ｅ３のからの信号を加算し、
受光面１８ｂ２．１８Ｇ２．１８ｄ２．１８ｅ２，１８
ｂ４．１８Ｃ４，１８ｄ４　。

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〜Φ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５
７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１）／Ａコ
ンバータ５５からのスレッシュホールド電圧の比較を行
い・ξ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
が発生した時点から電圧比較器５９のパターン信号の個
数を数え、ノミターン信号を６個数え終り６個目の・ξ
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１８ｂ２　、’１８Ｃ２，１８ｄ２．１
８ｅ２　。

１８ｂ４，１８Ｃ４，１８ｄ４１１８ｅ４からの信号を
加算し、受光面１８ｂ＋　、１８Ｃ＋　、１８ｄ＋　、
１８ｅ＋　、１８ｂ３，１８Ｃ３。

１８ｄｓ　、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の加減算処理ど受光
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、・ξターン信号を６個計数した時に切替えられて
繰り返し行なわれる。

ところで第８図（１））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Ａｌ１
）コンバータ５６の出力経由で信号合成回路５２の出力
つまり第８図（ｂｌの信号を取り込んで演算処理回路の
記憶部へ記憶させ、更に深デスタル信号Ｐ１　およびパ
ターン信号ＳＩ　＋８２　＋”３　＋”４　＋８５　＋
８６を演算する。−ξターン信号が大きい場合あるいは
ズデスタル信号Ｐ１が一定値より大きい場合、演算処理
回路５７は内側の受光面１８ｂ＋　、１８ｂｚ　、１８
ｂｓ　。

１８ｂ４　の信号を切り離すべく選択スイッチ５０ｂ、
　。

５０ｂ２，５０ｂ３，５０ｂ４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（Ｃ）に示す様にディテクタ１８の内
側の受光面を切り離すとＲデスタル信号Ｐ２は大幅に減
少するが、パターン信号Ｓ？　＋　８８　ｒ　”＋１　
＋　Ｓ１０　＋ＳＩＩ　＋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
順次切り離していキ、ノミ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、
同時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ｌ−＃電圧も変化させる。

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１８ｅ、　、１８ｅ２．１８ｅ３．１８ｅ４の
組み合せより切り離していき、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り離しを中止する。

外側から切り離す操作を行うのは、一般に外側の受光面
（〆こ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
イズ信号であり、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最良の／ξ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（ａｌはマスクおよびウエノ・−」二の）ξター
ンを走査した時の位置関係を示したものであり、点線は
レーザーの走査を示している。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、ＦＣ＋は受
光１ｎｊ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（′ζ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ｈｉ分な大きさの検出信号レベルを得ること
ができる。

捷だ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せ等の複雑
な位置合せが不要となり調整が簡単である。捷た各光電
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
ＩＮ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１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）ξ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６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ノミ
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
６・・・回転多面鏡 ５．７．９　ビームスシリツタ− １０・・・対物レンズ１１の瞳 １１・・・対物レンズ １２・マスク １６・・ウェハー １５．２１．２５・　フィルター １８・フォトディテクター １９・・・照明用光臨 ６５・・パターンのくほみ ５１・・・増幅器 ５２・信号合成回路 ５５．５５・・Ｄ／Ａコンバータ ５４．５６・・・Ａ、／Ｄコンバータ ５７・・演算処理回路 ５８．５９・・・電圧比較器 第　２　図 １３゜ 第　３　図 第　４　図 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 方向性の異なる複数の検出パターンによる回折前記検出
   ・ξターンの回折方向に対応する方向に配置された光電
   素子の出力信号とその池の方向に配置された光電素子の
   出力信号とを演算処理して検出パターン信号を算出する
   とともに該検出パターン信号が所定の信号レベルおよび
   所定のＳ／Ｎ比を有するか否かを判定する演算処理手段
   と、前記演算処理手段の判定出力により前記放射方向に
   配置された光電素子の信号を適宜選、択して前記演算処
   理手段に出力する選択手段とを備えたことを特徴とする
   光電検出装置。