JPS6153510A - 位置検知装置 - Google Patents
位置検知装置Info
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- JPS6153510A JPS6153510A JP17577584A JP17577584A JPS6153510A JP S6153510 A JPS6153510 A JP S6153510A JP 17577584 A JP17577584 A JP 17577584A JP 17577584 A JP17577584 A JP 17577584A JP S6153510 A JPS6153510 A JP S6153510A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (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】
本発明は基鵡に対する被検知面の位置関係、特に基準に
対する被検知面の傾きを検知するための光学的装置に関
し、更には基準と被検知面との間隔が規定の値を満たす
か否かを検知することも可能な位置検知装置に関する。
対する被検知面の傾きを検知するための光学的装置に関
し、更には基準と被検知面との間隔が規定の値を満たす
か否かを検知することも可能な位置検知装置に関する。
従来より検知基準と被検知面との間隔を測長し、被検知
面にピントが合っているかどうかを検知する装置は数多
く提案され、また広〈実施されている。しかしながら、
カメラの自動合焦装置の様に光学系を合焦すべき範囲が
広い代わりに、光学系の深い被写界深度のために測距の
許容範囲が大きい場合と、ビデオディスク、光メモリ、
光磁気メモリの光学的情報記録再生装置の様に焦点検知
すべき範囲が狭い代わりに精密な検知を要求される場合
とではそれぞれに適した検知方法が在り得る。
面にピントが合っているかどうかを検知する装置は数多
く提案され、また広〈実施されている。しかしながら、
カメラの自動合焦装置の様に光学系を合焦すべき範囲が
広い代わりに、光学系の深い被写界深度のために測距の
許容範囲が大きい場合と、ビデオディスク、光メモリ、
光磁気メモリの光学的情報記録再生装置の様に焦点検知
すべき範囲が狭い代わりに精密な検知を要求される場合
とではそれぞれに適した検知方法が在り得る。
一方、半導体集植回路装置を製造する工程の中に、集り
一回路パターンの像をウェハ上に投影焼付けする工程が
含まれている。この工程では投影しンズ又はマスクの下
方、規定距離だけ隔った位１品にウェハの表面をセツト
シた後、焼付けが行われるが、この種の焦点検出は極め
て高精度が要求される。
一回路パターンの像をウェハ上に投影焼付けする工程が
含まれている。この工程では投影しンズ又はマスクの下
方、規定距離だけ隔った位１品にウェハの表面をセツト
シた後、焼付けが行われるが、この種の焦点検出は極め
て高精度が要求される。
加えて投影レンズの被写界深度が浅いため、ウェハ全体
が傾いてセットされた場合あるいはウェハ表面に傾斜が
ある場合は適正な転写が行われない不都合がある。従っ
て傾きを検知してウェハを調整するのが良い、従来の技
術水準としては３ｍのＪｌｌｌｌｌｌ透光学系し、３つ
の測定値から面の傾きを算出していた。しかしながらそ
の装置では３組の光学系を要するため構造が複雑で、全
体が大型化する難点を持つとともに、特に被検知領域が
分散してしまうため小さな１箇所の領域では検知するこ
とができないと云う問題がある。
が傾いてセットされた場合あるいはウェハ表面に傾斜が
ある場合は適正な転写が行われない不都合がある。従っ
て傾きを検知してウェハを調整するのが良い、従来の技
術水準としては３ｍのＪｌｌｌｌｌｌ透光学系し、３つ
の測定値から面の傾きを算出していた。しかしながらそ
の装置では３組の光学系を要するため構造が複雑で、全
体が大型化する難点を持つとともに、特に被検知領域が
分散してしまうため小さな１箇所の領域では検知するこ
とができないと云う問題がある。
（目 的）
本発明の第１の目的は非接触状態で被検知面の傾きを検
知することにあり、また第２の目的は同一の装置で焦点
の検知も行える様にしたことである。
知することにあり、また第２の目的は同一の装置で焦点
の検知も行える様にしたことである。
本出願人は先に特開昭５８−２０８９４５号を提案して
精密な焦点検知を実現する装置を述べたが、本発明はこ
の既出願の発明を発展させて被検知面の傾きを簡略に検
知できる様にし、半導体製造装置のみならず光学的情報
記録再生装置等に適用して性能の向上に助力するもので
ある。
精密な焦点検知を実現する装置を述べたが、本発明はこ
の既出願の発明を発展させて被検知面の傾きを簡略に検
知できる様にし、半導体製造装置のみならず光学的情報
記録再生装置等に適用して性能の向上に助力するもので
ある。
上記目的を達成するため後述の実施例では、断面が環状
になる様に整形した平行光束を被検知面に収束状態で投
影する投影系と、被検知面からの反射光を受光する収斂
光学系と、収斂光学系を通った反Ｑ４ビームによる被照
明域の偏心を検知する収斂光学系と、収斂光学系を設け
、投影系の光軸に垂直な面に対する被検知面の傾斜を被
照明域の偏心に基づいて検知する。
になる様に整形した平行光束を被検知面に収束状態で投
影する投影系と、被検知面からの反射光を受光する収斂
光学系と、収斂光学系を通った反Ｑ４ビームによる被照
明域の偏心を検知する収斂光学系と、収斂光学系を設け
、投影系の光軸に垂直な面に対する被検知面の傾斜を被
照明域の偏心に基づいて検知する。
（実施例）
以下、図面に従って本発明の一実施例を説明する。
第１図中、■はレーザ光源で、例えばレーザ光が直線偏
光したものを使用する。２はコリメータレンズで、レー
ザ光源ｌを発した可視又は不可視のレーザ光をコリメー
トする。３は第１円錐形ミラー、４は第２円錐形ミラー
で、第１円錐形ミラー３は外面が鏡面化されたもの、第
２円錐形ミラーは内面が鏡面化されたものに相当する。
光したものを使用する。２はコリメータレンズで、レー
ザ光源ｌを発した可視又は不可視のレーザ光をコリメー
トする。３は第１円錐形ミラー、４は第２円錐形ミラー
で、第１円錐形ミラー３は外面が鏡面化されたもの、第
２円錐形ミラーは内面が鏡面化されたものに相当する。
これらのミラーの組は平行光の径を拡大すると共に中空
状の形態にする機能を持ち、円錐ミラーの組の代わりに
プリズム等を使用しても良い。
状の形態にする機能を持ち、円錐ミラーの組の代わりに
プリズム等を使用しても良い。
５は偏光ビームスプリッタで、直交する直線偏光々を透
過と反射で分離する作用を持ち、投影ビームスプリッタ
を通過する。６はｌ／４波長板で、直線偏光しているレ
ーザ光を円偏光に変換する。
過と反射で分離する作用を持ち、投影ビームスプリッタ
を通過する。６はｌ／４波長板で、直線偏光しているレ
ーザ光を円偏光に変換する。
７は収斂レンズで、１／４波長板６を通過した平行光束
を集光させる。８ａは被検知面で、結像レンズ７の焦点
面にセットされているものとする。
を集光させる。８ａは被検知面で、結像レンズ７の焦点
面にセットされているものとする。
ウニへの表面は鏡面として（動く。
９は光電変換器で、入射光に応じた電気信号を出力する
ものとし、偏光ビームスプリッタ５の反射側光路に配す
るものとする。第２図は光電変換器９を正面から見た図
で、同心円状の２つの受光９１２を４木の半径で分割し
た形態をしており、外側の受光域をＤ口〜Ｄ Ｉ４ 、
内側の受光域を０２１〜Ｄ２．＋とする。各受光域から
は夫々独立に電気信号を取出せるものとし、外側の受光
帯と内側の受光帯を分ける分割円の直径は次の通り定め
る。即ち、被検知面８ａが焦点位置に在り、また収斂レ
ンズ７の光軸に爪直な場合、結像レンズ７を射出した平
行光束は被検知面８ａ上に集光する。続いてそこで反射
した光束は逆方向から同じ収斂レンズ７に入力して再び
平行光束に変換される。つまり収戯レンズ７はコリメー
タとして作用する。逆行した平行光束は１／４波長板６
へ入射して、先程の直線偏光面とは９０’偏光面が回転
した直線偏光々となり、偏光ビームスプリッタ５の光分
割面で反射し、右行する０反射した平行光束は光電変換
器の受光域を照明するが、この時、内側の受光域の出力
と外側の受光域の出力が均衡する様に内側と外側を分か
つ分割円の径を決定する。
ものとし、偏光ビームスプリッタ５の反射側光路に配す
るものとする。第２図は光電変換器９を正面から見た図
で、同心円状の２つの受光９１２を４木の半径で分割し
た形態をしており、外側の受光域をＤ口〜Ｄ Ｉ４ 、
内側の受光域を０２１〜Ｄ２．＋とする。各受光域から
は夫々独立に電気信号を取出せるものとし、外側の受光
帯と内側の受光帯を分ける分割円の直径は次の通り定め
る。即ち、被検知面８ａが焦点位置に在り、また収斂レ
ンズ７の光軸に爪直な場合、結像レンズ７を射出した平
行光束は被検知面８ａ上に集光する。続いてそこで反射
した光束は逆方向から同じ収斂レンズ７に入力して再び
平行光束に変換される。つまり収戯レンズ７はコリメー
タとして作用する。逆行した平行光束は１／４波長板６
へ入射して、先程の直線偏光面とは９０’偏光面が回転
した直線偏光々となり、偏光ビームスプリッタ５の光分
割面で反射し、右行する０反射した平行光束は光電変換
器の受光域を照明するが、この時、内側の受光域の出力
と外側の受光域の出力が均衡する様に内側と外側を分か
つ分割円の径を決定する。
今、破線８ｂで示す様に被検知面に傾きが在ったとする
と、収斂レンズ７で集光された光束は傾斜した被検知面
８ｂで斜方向に反射し、中心光線を破線で示した通りに
収斂レンズ７．１／４波長板６を通過して偏光ビームス
プリッタ５の光分割面で反射し、光電変換器９へ入射す
る。即ち光電変換器９上の円環状の被照明域は偏心する
。
と、収斂レンズ７で集光された光束は傾斜した被検知面
８ｂで斜方向に反射し、中心光線を破線で示した通りに
収斂レンズ７．１／４波長板６を通過して偏光ビームス
プリッタ５の光分割面で反射し、光電変換器９へ入射す
る。即ち光電変換器９上の円環状の被照明域は偏心する
。
例えば被照明域が第２図の受光域の中心から左下方向へ
移動したとすると、受光域Ｄ ＋３とＤ２＋の受光量が
増大する一方、受光域Ｄ２３とＤ １１の受光量は減少
し、他の受光域の内、Ｄ、とＤ ＋４の組、Ｄ２２．と
ＤＺ４の組は同一傾向の出力変化を示す。
移動したとすると、受光域Ｄ ＋３とＤ２＋の受光量が
増大する一方、受光域Ｄ２３とＤ １１の受光量は減少
し、他の受光域の内、Ｄ、とＤ ＋４の組、Ｄ２２．と
ＤＺ４の組は同一傾向の出力変化を示す。
又被照明域が右方向へ偏心したとすると受光域ＤＩｌ
、Ｄ、、Ｄ２．、Ｄ舛の受光量は増大し、別の受光域Ｄ
２１ 、Ｄ２９ ＋ Ｄ ＋３ 、 Ｄ Ｉ４の受光量
は減少する。
、Ｄ、、Ｄ２．、Ｄ舛の受光量は増大し、別の受光域Ｄ
２１ 、Ｄ２９ ＋ Ｄ ＋３ 、 Ｄ Ｉ４の受光量
は減少する。
以上の通り被照明域の偏心に応じて受光域の出力のパタ
ーンが相違するので、出カバターンから偏心の方向即ち
被検知面８ａの傾斜方向を知ることができ、また光量の
偏差から傾斜の程度を知ることかできる。なお、本例で
は４木の半径で円形受光イ１シを分に１シているが、要
求精度に応じて分割のだめの半径を増減させるのが良い
。
ーンが相違するので、出カバターンから偏心の方向即ち
被検知面８ａの傾斜方向を知ることができ、また光量の
偏差から傾斜の程度を知ることかできる。なお、本例で
は４木の半径で円形受光イ１シを分に１シているが、要
求精度に応じて分割のだめの半径を増減させるのが良い
。
次に収斂レンズ７と被検知面８ａとの間隔が既定イ１１
′１からずれた場合、例えば集光点より被検知面８ａが
下方に在ったときには、被検知面８ａで反射した光束の
中心光線は収束状態で光電変換器９へ入用するから、受
光域Ｄｚ＋ 、 Ｄ２Ｚ 、 Ｄｚ３ 、 Ｄｚ＜の出
力に比較して受光域Ｄ ＩＩ ＋ ０１２ 、ＤＩ３
、Ｄ １４光点より一漆に在ったときには反射した円環
状光束の中心光線は発散状態で光電変換器９へ入射する
。従って、受光域Ｄｏ 、Ｄ１２ 、ＤＩ３ 、 Ｄ１
４（７）出力は受光域Ｄ２．．Ｄ２□、Ｄ２３．ｐ、の
出力に比へて大きな値となる。
′１からずれた場合、例えば集光点より被検知面８ａが
下方に在ったときには、被検知面８ａで反射した光束の
中心光線は収束状態で光電変換器９へ入用するから、受
光域Ｄｚ＋ 、 Ｄ２Ｚ 、 Ｄｚ３ 、 Ｄｚ＜の出
力に比較して受光域Ｄ ＩＩ ＋ ０１２ 、ＤＩ３
、Ｄ １４光点より一漆に在ったときには反射した円環
状光束の中心光線は発散状態で光電変換器９へ入射する
。従って、受光域Ｄｏ 、Ｄ１２ 、ＤＩ３ 、 Ｄ１
４（７）出力は受光域Ｄ２．．Ｄ２□、Ｄ２３．ｐ、の
出力に比へて大きな値となる。
この様に外側受光帯の出力が増加するパターンと内側受
光帯の出力が増加するパターンと両者が均、ｉ 衡するパターンになるから、焦点検知を行うことができ
る。第３図は被検知面の焦点位置がらの位置ずれと合焦
信号との関係を実験的に求めた結果であるが、相当長い
リニヤ−な部分が存在することから、この種の装置には
十分使用できる。
光帯の出力が増加するパターンと両者が均、ｉ 衡するパターンになるから、焦点検知を行うことができ
る。第３図は被検知面の焦点位置がらの位置ずれと合焦
信号との関係を実験的に求めた結果であるが、相当長い
リニヤ−な部分が存在することから、この種の装置には
十分使用できる。
また傾斜による出カバターンと焦点ずれによる出カバタ
ーンは全く異った形態となるから、両パターンが重畳し
て発生しても傾斜による成分と焦点すれによる成分は分
離でき、被検面が焦点ずれを起すと共に傾斜していても
両者を検知することができる。また第１図には示してい
ないが、被検知面を有する物件を保持するチャックを軸
方向並びに水平方向が調整可能である様に構成しておき
、検知した信号を入力することで自動合焦並びに被検知
面の水平化を達成することができる。
ーンは全く異った形態となるから、両パターンが重畳し
て発生しても傾斜による成分と焦点すれによる成分は分
離でき、被検面が焦点ずれを起すと共に傾斜していても
両者を検知することができる。また第１図には示してい
ないが、被検知面を有する物件を保持するチャックを軸
方向並びに水平方向が調整可能である様に構成しておき
、検知した信号を入力することで自動合焦並びに被検知
面の水平化を達成することができる。
なお、上述した実施例において偏光ビームスプリッタ５
の替りに振幅分割のビームスプリッタを使用しても良く
、その場合には１／４波長板は設けなくて良い、また光
電変換器として、フォトセンサーアレイを放射状に並べ
たものを配置し、被照明域の円環の拡大・収縮及び偏心
を検知しても良い、更に２次元の固体撮像素子を使用し
、撮像した被照明域の直径と偏心を検知することもでき
るなど、第１図の構成は種々変形が可能である。
の替りに振幅分割のビームスプリッタを使用しても良く
、その場合には１／４波長板は設けなくて良い、また光
電変換器として、フォトセンサーアレイを放射状に並べ
たものを配置し、被照明域の円環の拡大・収縮及び偏心
を検知しても良い、更に２次元の固体撮像素子を使用し
、撮像した被照明域の直径と偏心を検知することもでき
るなど、第１図の構成は種々変形が可能である。
以上述べた本発明によれば、小型の構造であり。
特に被検知面の傾きを検知することができると共に被検
知領域が極めて小さくなる点で主装置に取利け、又組込
むのに都合が良く、また実際に検知したい部位そものを
検知することができるから、精度の向上に役立つもので
ある。
知領域が極めて小さくなる点で主装置に取利け、又組込
むのに都合が良く、また実際に検知したい部位そものを
検知することができるから、精度の向上に役立つもので
ある。
また本発明は簡単な構成でありながら傾きの検知ととも
に焦点の検知を実現することができる利点がある。
に焦点の検知を実現することができる利点がある。
更に上で触れた様に被検知領域が小さいことから、被検
知面の多数個所で検知をくり返すことにより、例えば表
面のうねりの様な被検知面の傾きの分布を知ることもで
きる効果がある。
知面の多数個所で検知をくり返すことにより、例えば表
面のうねりの様な被検知面の傾きの分布を知ることもで
きる効果がある。
：５１図は本発明の実施例を示す光？１ｔｌｉ而図。第
面図は構成要素の平面図、第３図は出力曲線図。 図中、１はレーザ光源、２はコリメータレンズ、３と４
は円ｉｌｌ形ミラー、５は偏光ビームスブリッタ、６は
ｌ／４波長板、７は収斂レンズ、８ａと８ｂは被検知面
、９は光電変換器、Ｄ１１〜Ｄ Ｉ４とＤ２１”’Ｄ−
１４は受光域である。
面図は構成要素の平面図、第３図は出力曲線図。 図中、１はレーザ光源、２はコリメータレンズ、３と４
は円ｉｌｌ形ミラー、５は偏光ビームスブリッタ、６は
ｌ／４波長板、７は収斂レンズ、８ａと８ｂは被検知面
、９は光電変換器、Ｄ１１〜Ｄ Ｉ４とＤ２１”’Ｄ−
１４は受光域である。
Claims (3)
- （１）断面が環状になる様に整形した光束を被検知面に
収束状態で投影する投影系と、被検知面からの反射光を
受光する収斂光学系と、収斂光学系を通った反射光によ
る被照明域の偏心 を検知する光電変換手段とを具え、投影系の光軸に垂直
な面に対する被検知面の傾斜を被照明域の偏心に基づい
て検知することを特徴とする位置検知装置。 - （２）前記光電変換手段は同心円状の受光帯を半径で分
割して形成した受光域を有し、各受光域からは独立した
出力が得られる特許請求の範囲第１項記載の位置検知装
置。 - （３）前記光電変換手段は基準円に対する被照明域の径
の大小を検知し、投影系に対する被検知面の間隔変位を
検知する様にした特許請求の範囲第１項記載の位置検知
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17577584A JPS6153510A (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | 位置検知装置 |
| DE19853530062 DE3530062A1 (de) | 1984-08-23 | 1985-08-22 | Vorrichtung zur erfassung der neigung einer flaeche eines gegenstandes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17577584A JPS6153510A (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | 位置検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6153510A true JPS6153510A (ja) | 1986-03-17 |
Family
ID=16002045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17577584A Pending JPS6153510A (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | 位置検知装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6153510A (ja) |
| DE (1) | DE3530062A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210250A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Kanto Auto Works Ltd | 塗装面の欠陥検査装置用姿勢制御方法及び装置 |
| JPH0298618A (ja) * | 1988-10-04 | 1990-04-11 | Nec Corp | 位置決め検出器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3634244A1 (de) * | 1986-10-08 | 1988-04-21 | Telefunken Electronic Gmbh | Optoelektronischer neigungssensor |
| JPH0769162B2 (ja) * | 1990-04-23 | 1995-07-26 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 光学的検査システムのための自動焦点合わせ装置 |
| FR2751068B1 (fr) * | 1996-07-09 | 1998-10-30 | Lasers Et Tech Avancees Bureau | Dispositif optique de mesure a distance d'epaisseur de verre |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2101689A1 (de) * | 1971-01-15 | 1972-07-20 | Ibm Deutschland | Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zum berühungslosen optischen Prüfen und Messen von Oberflächen |
| IL66383A (en) * | 1982-07-23 | 1988-04-29 | Israel Atomic Energy Comm | Optical level |
-
1984
- 1984-08-23 JP JP17577584A patent/JPS6153510A/ja active Pending
-
1985
- 1985-08-22 DE DE19853530062 patent/DE3530062A1/de not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210250A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Kanto Auto Works Ltd | 塗装面の欠陥検査装置用姿勢制御方法及び装置 |
| JPH0298618A (ja) * | 1988-10-04 | 1990-04-11 | Nec Corp | 位置決め検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3530062A1 (de) | 1986-03-06 |
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