JPS61153501A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPS61153501A JPS61153501A JP27997784A JP27997784A JPS61153501A JP S61153501 A JPS61153501 A JP S61153501A JP 27997784 A JP27997784 A JP 27997784A JP 27997784 A JP27997784 A JP 27997784A JP S61153501 A JPS61153501 A JP S61153501A
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- diffraction grating
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- Pending
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
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
- G01D5/32—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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】
（発明の技術分野）
本発明は装置本体に対する物体の位置を検出する位置検
出装置に関するものである。
出装置に関するものである。
（発明の背景）
従来リングラフイーにおけるアライメントの々めの位置
検出装置に関して種々のものが提案されているが、物体
に形成し九マークの慮をテレビカメラ又は撮Ｓ素子等で
電気信号に変換して画像認識を行うことにより位置を検
出するもの、マーク上でビームを走査してエツジからの
散乱光を検出したり、マークを回折格子によって形成し
、そこから生ずる回折光を検出し九りして物体の位置の
ｌ＆！！識を行なうもの又は、この様なマークのついた
物体自身を動かす事により位置を検出するものがあった
。これらは、それぞれ可動機構系を持つ事によシ装置が
複雑且つ高価になったり、又、カメラや撮像素子及びパ
ターン認識等の回路が必要となってコストを上げるとい
う欠点を有していた。
検出装置に関して種々のものが提案されているが、物体
に形成し九マークの慮をテレビカメラ又は撮Ｓ素子等で
電気信号に変換して画像認識を行うことにより位置を検
出するもの、マーク上でビームを走査してエツジからの
散乱光を検出したり、マークを回折格子によって形成し
、そこから生ずる回折光を検出し九りして物体の位置の
ｌ＆！！識を行なうもの又は、この様なマークのついた
物体自身を動かす事により位置を検出するものがあった
。これらは、それぞれ可動機構系を持つ事によシ装置が
複雑且つ高価になったり、又、カメラや撮像素子及びパ
ターン認識等の回路が必要となってコストを上げるとい
う欠点を有していた。
（発明の目的）
本発明はこれらの欠点を除き、簡単で且つ安価な位置検
出装置を得る事を目的とする。
出装置を得る事を目的とする。
（発明の概要）
本発明は、装置本体５に対する物体３の位置を検出する
位置検出装置において、前記物体３に、格子定数が場所
によって異なる回折格子にて位置検出用のマーク４を形
成すると共に、前記装置本体５に、前記マーク４を照射
するビーム発生手段と、前記マーク４からの回折光を受
光し、その位置に応じ良信号を出力する位置検出手段１
０゜１１．１２と、を設けたことを特徴とする位置検出
装置である。
位置検出装置において、前記物体３に、格子定数が場所
によって異なる回折格子にて位置検出用のマーク４を形
成すると共に、前記装置本体５に、前記マーク４を照射
するビーム発生手段と、前記マーク４からの回折光を受
光し、その位置に応じ良信号を出力する位置検出手段１
０゜１１．１２と、を設けたことを特徴とする位置検出
装置である。
（実施例）
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例の位置検出装置であり、一方
向、すなわち矢印Ｘ方向へガイド１によって案内された
移動部材２には、被検物体３と位置検出用のマーク４と
が設けられている。被検物体３とマーク◆とは所定の位
置関係にて移動物体２に設けられている。被検物体３は
装置本体５に設けられ九対物レンズ６、接眼レンズ７よ
すなる観察装置により観察される。
向、すなわち矢印Ｘ方向へガイド１によって案内された
移動部材２には、被検物体３と位置検出用のマーク４と
が設けられている。被検物体３とマーク◆とは所定の位
置関係にて移動物体２に設けられている。被検物体３は
装置本体５に設けられ九対物レンズ６、接眼レンズ７よ
すなる観察装置により観察される。
マーク４は第２図に平面図を示した如く、格子定数がＸ
方向へ順次変化している回折格子によって形成されてい
る。すなわち、マーク４を形成する第２図の回折格子は
、大きさが４ ｍ Ｘ ４ ｍの正方形であって、一端
から他端へ１０ ｔｔｍから５虜の間でかつ適当なピッ
チで順次格子定数−を変化させである。マーク４には、
装置本体５のレーザ発生装置８からのレーザビーム９が
照射されている。マーク４からは、レーザビーム９の照
射位置に対応した回折角で回折光が生ずる。この回折光
は、入射光量の重心位置に対応した位置信号を出力する
ボジシ目ンセンサーＯに入射する。すなわち、レーザビ
ーム９の波長（λ）を０．６３μｍとすれば。
方向へ順次変化している回折格子によって形成されてい
る。すなわち、マーク４を形成する第２図の回折格子は
、大きさが４ ｍ Ｘ ４ ｍの正方形であって、一端
から他端へ１０ ｔｔｍから５虜の間でかつ適当なピッ
チで順次格子定数−を変化させである。マーク４には、
装置本体５のレーザ発生装置８からのレーザビーム９が
照射されている。マーク４からは、レーザビーム９の照
射位置に対応した回折角で回折光が生ずる。この回折光
は、入射光量の重心位置に対応した位置信号を出力する
ボジシ目ンセンサーＯに入射する。すなわち、レーザビ
ーム９の波長（λ）を０．６３μｍとすれば。
レーザビーム９の各入射位置に対し回折格子から生ずる
１次回折光の回折角（θ）は、回折角を求める一般式 ％式％ によって求めれば、はぼ３．６度から７．２度まで変化
することがわかる。実際のマーク４の回折格子は、格子
定数に）が順次変化しているので、レーザビーム９は異
なった格子定数の格子のいくつかを一度に照射すること
になシ、上述の一般式に奇麗に乗るわけではないが、各
々の格子から得られる回折光の合成回折光を考え、その
光強度の最大値をとる回折光４ ｍ ４の角度θ′を追
っていけば、レーザビーム９の照、射位置に応じて角度
θ′は連続的に変化していくことになる。このようにボ
ジシ１ンセンサ】０からの位置信号はレーザビーム９の
マーク４への入射位置に対応しており、レーザビーム９
と観察装置の光軸ｔ１とは装置本体５によって一対一の
関係にあり、かつ被検物体３はマーク４と一対一に対応
しているから、結局、ポジションセンサ】Ｏからの位置
信号によって観察装置の光軸ｔ１の通るマーク４の位置
を知ることができも演算回路１】はポジションセンサｌ
Ｏからの位置信号を入力し、被検物体３の位置、すなわ
ち本例の場合には観察光軸ｔ、に対するマーク４の位置
に変換される。この位置は表示装置１２によって表示さ
れる。
１次回折光の回折角（θ）は、回折角を求める一般式 ％式％ によって求めれば、はぼ３．６度から７．２度まで変化
することがわかる。実際のマーク４の回折格子は、格子
定数に）が順次変化しているので、レーザビーム９は異
なった格子定数の格子のいくつかを一度に照射すること
になシ、上述の一般式に奇麗に乗るわけではないが、各
々の格子から得られる回折光の合成回折光を考え、その
光強度の最大値をとる回折光４ ｍ ４の角度θ′を追
っていけば、レーザビーム９の照、射位置に応じて角度
θ′は連続的に変化していくことになる。このようにボ
ジシ１ンセンサ】０からの位置信号はレーザビーム９の
マーク４への入射位置に対応しており、レーザビーム９
と観察装置の光軸ｔ１とは装置本体５によって一対一の
関係にあり、かつ被検物体３はマーク４と一対一に対応
しているから、結局、ポジションセンサ】Ｏからの位置
信号によって観察装置の光軸ｔ１の通るマーク４の位置
を知ることができも演算回路１】はポジションセンサｌ
Ｏからの位置信号を入力し、被検物体３の位置、すなわ
ち本例の場合には観察光軸ｔ、に対するマーク４の位置
に変換される。この位置は表示装置１２によって表示さ
れる。
従って、被検物体３を観察し、所望の位置を再び観察装
置の視野中央に持ってきたい場合、−回目の観察で視野
中央に所望の位置がある状態で表示装置１２の値を記憶
し、移動物体２を移動した後、表示装置１２が記憶し九
値になるように移動物体２を移動すれば、視野中央には
上記所望の位置がくることになる。
置の視野中央に持ってきたい場合、−回目の観察で視野
中央に所望の位置がある状態で表示装置１２の値を記憶
し、移動物体２を移動した後、表示装置１２が記憶し九
値になるように移動物体２を移動すれば、視野中央には
上記所望の位置がくることになる。
なお、以上の実施例では、光位置検出装置として、入射
光量の重心位置に対応した位置信号を出力するポジショ
ンセンナを用いたが、電荷結合素子（Ｃ０Ｄ）や２分割
素子の如き他の光位置検出装置を用いることができる。
光量の重心位置に対応した位置信号を出力するポジショ
ンセンナを用いたが、電荷結合素子（Ｃ０Ｄ）や２分割
素子の如き他の光位置検出装置を用いることができる。
ただし、電荷結合素子では得られる映像信号からそのピ
ークの位置を求める如き処理回路が必要となシ、２分割
素子では光位置に対応した各々の素子出力の比等を求め
る回路が必要となる。また、２分割素子は検出範囲が狭
いということも考慮されなければならない。
ークの位置を求める如き処理回路が必要となシ、２分割
素子では光位置に対応した各々の素子出力の比等を求め
る回路が必要となる。また、２分割素子は検出範囲が狭
いということも考慮されなければならない。
さらに、回折格子のピッチを細かくすると共に９マーク
４とポジションセンサ（光位置検出装［）ｌＯとの間に
角倍率を持たせるための光学系（レンズ）を挿入すれば
、更に高精度の絶対位置測定を行なうことができる。
４とポジションセンサ（光位置検出装［）ｌＯとの間に
角倍率を持たせるための光学系（レンズ）を挿入すれば
、更に高精度の絶対位置測定を行なうことができる。
第３図はマーク４を構成する回折格子４の他の例であり
、第２図のように連続的な変化はしておらず、２つの領
域に別かれている。このようなマークによれば、２つの
領域の境界付近ではレーザビームがいずれの領域に多く
掛っているかによって各々の領域からの回折光の合成光
が変化するから連続的な位置測定が行なえる。ま九、３
つ以上の領域に別けても同様である。この場合、格子定
数が順次増加もしくは順次減少していることは必ずしも
必要ではない。
、第２図のように連続的な変化はしておらず、２つの領
域に別かれている。このようなマークによれば、２つの
領域の境界付近ではレーザビームがいずれの領域に多く
掛っているかによって各々の領域からの回折光の合成光
が変化するから連続的な位置測定が行なえる。ま九、３
つ以上の領域に別けても同様である。この場合、格子定
数が順次増加もしくは順次減少していることは必ずしも
必要ではない。
第４図はマーク４を構成する回折格子のさらに他の例で
あり、直交する２方向（ｘ、ｙ）に格子定数を変化させ
ている。従って、第４図のマーク４にレーザビーム９を
照射すると、Ｘ方向の格子群からの回折光とＹ方向の格
子群からの回折光とが生ずる。従って、Ｘ−Ｙ方向にガ
イドを設けた機構を用意しておけば、Ｘ方向の格子群か
らの回折光によってＸ方向の位置を検出することができ
（第１図参照）、Ｙ方向の格子群からの回折光によって
Ｙ方向の位置を検出することができる。
あり、直交する２方向（ｘ、ｙ）に格子定数を変化させ
ている。従って、第４図のマーク４にレーザビーム９を
照射すると、Ｘ方向の格子群からの回折光とＹ方向の格
子群からの回折光とが生ずる。従って、Ｘ−Ｙ方向にガ
イドを設けた機構を用意しておけば、Ｘ方向の格子群か
らの回折光によってＸ方向の位置を検出することができ
（第１図参照）、Ｙ方向の格子群からの回折光によって
Ｙ方向の位置を検出することができる。
従って、ポジションセンサは直交する２方向に配設した
２つのラインセンナを用いるか（この場合、マーク４と
一方のポジションセンサとの間に他方のポジションセン
サの九めの半透鏡を設ける必要がある）、２次元型のポ
ジションセンナを用いれば良い。位置検出装置として２
次元型のポジションセンサを用いた場合には、マーク４
の回転も知ることができるので、Ｘ−Ｙ方向へのガイド
が無い移動部材２に対しても２次元的な絶対位置を検出
するために用いることができる。
２つのラインセンナを用いるか（この場合、マーク４と
一方のポジションセンサとの間に他方のポジションセン
サの九めの半透鏡を設ける必要がある）、２次元型のポ
ジションセンナを用いれば良い。位置検出装置として２
次元型のポジションセンサを用いた場合には、マーク４
の回転も知ることができるので、Ｘ−Ｙ方向へのガイド
が無い移動部材２に対しても２次元的な絶対位置を検出
するために用いることができる。
ま虎、第１図の実施例では、マーク４を照射するビーム
発生装置として単色光を射出するレーザ発生装置８を用
い九が、ビーム発生装置として多波長光を射出する光源
を用いることができる。この場合には、ポジションセン
サ１０に特定波長の回折光にのみ感度を有する特性を持
たせるために光電変換面の前方に、特定波長の回折光の
み通過する光学フィルタを配設することが精度を上げる
ために好ましい。
発生装置として単色光を射出するレーザ発生装置８を用
い九が、ビーム発生装置として多波長光を射出する光源
を用いることができる。この場合には、ポジションセン
サ１０に特定波長の回折光にのみ感度を有する特性を持
たせるために光電変換面の前方に、特定波長の回折光の
み通過する光学フィルタを配設することが精度を上げる
ために好ましい。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、可動部も高価な撮鍬系も
なく簡単且つ安価に構成できる為、穫々の位置決め装置
に応用できる。特にリソグラフィー装置でのウェハのプ
リアライメントには極めて有効である。
なく簡単且つ安価に構成できる為、穫々の位置決め装置
に応用できる。特にリソグラフィー装置でのウェハのプ
リアライメントには極めて有効である。
第１図は本発明の一実施例の位置検出装置を示す図、第
２図は第１図で用いられるマークの平面図、第３図はマ
ークの他の例の平面図、第４図はマークのさらに他の例
の平面図である。 （主要部分の符号の説明） ３・・・被検物体、４・・・マーク、５・・・装置本体
。 ８・・・レーザ発生装置、１０・・・ポジションセンナ
。 １１・・・演算回路、１２・・・表示装置。
２図は第１図で用いられるマークの平面図、第３図はマ
ークの他の例の平面図、第４図はマークのさらに他の例
の平面図である。 （主要部分の符号の説明） ３・・・被検物体、４・・・マーク、５・・・装置本体
。 ８・・・レーザ発生装置、１０・・・ポジションセンナ
。 １１・・・演算回路、１２・・・表示装置。
Claims (2)
- （１）装置本体に対する物体の位置を検出する位置検出
装置において、前記物体に、格子定数が場所によって異
なる回折格子にて位置検出用のマークを形成すると共に
、前記装置本体に、前記マークを照射するビーム発生手
段と、前記マークからの回折光を受光し、該受光位置に
応じた信号を出力する位置検出手段と、を設けたことを
特徴とする位置検出装置。 - （２）前記マークは、一方向へ連続的に格子定数の変化
している回折格子によって形成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27997784A JPS61153501A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27997784A JPS61153501A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153501A true JPS61153501A (ja) | 1986-07-12 |
Family
ID=17618580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27997784A Pending JPS61153501A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153501A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0341882A2 (en) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Simmonds Precision Products Inc. | Optical sensors |
| EP0389093A2 (en) * | 1989-02-09 | 1990-09-26 | Simmonds Precision Products Inc. | Radiation responsive methods and sensors |
| EP0675343A2 (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-04 | Sony Magnescale, Inc. | Fixed point detecting device |
| JP2011527435A (ja) * | 2008-07-07 | 2011-10-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | レーザ自己混合測定装置 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27997784A patent/JPS61153501A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0341882A2 (en) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Simmonds Precision Products Inc. | Optical sensors |
| EP0389093A2 (en) * | 1989-02-09 | 1990-09-26 | Simmonds Precision Products Inc. | Radiation responsive methods and sensors |
| EP0675343A2 (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-04 | Sony Magnescale, Inc. | Fixed point detecting device |
| EP0675343A3 (en) * | 1994-03-31 | 1997-06-04 | Sony Magnescale Inc | Fixed point detection device. |
| US5637868A (en) * | 1994-03-31 | 1997-06-10 | Sony Magnescale Inc. | Fixed point detecting device using detection of light diffracted by holographic diffraction gratings |
| JP2011527435A (ja) * | 2008-07-07 | 2011-10-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | レーザ自己混合測定装置 |
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