JPS62106624A - 信号検出装置 - 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】 ［発明の属する分野］ 本発明は信号検出装置に関し、特に半導体露光装置にお
ける露光対象物、露光パターンの原画物体あるいは光学
機構物の位置合せ時に、物体の位置を知らせるため予め
物体に刻まれている位置検出用マークを光走査によって
検出する光信号検出装置に関する。

Ｕ従来技術Ｊ 従来、この種の装置は、単に一定速度で自走する光走査
機構および信号検出回路より構成されていた。そのため
、物体から得られる光信号が微弱な場合、その信号がノ
イズに埋もれてしまい信号処理に必要で十分なＳ／Ｎ比
が得られない欠点があった。

また、この欠点に対する対策として従来例では信号の同
期加算あるいは信号の平滑化によってＳ／Ｎ比を上げる
試みがあったが、前者では信号記憶用のメモリが多Ｍに
なるため実現性に乏しく、後者では必要な信号゛まで平
滑化してしまうという欠点があった。

さらに、従来の装置では最低レベルの信号も検出できる
ように光走査のスピードをその最低信号レベルに合せて
十分遅くシて固定している。従つて、十分な強度の信号
に対しても常に一定の信号検出時間を要していた。この
ため、このような信号検出装置を半導体露光装置に適用
して露光毎に信号検出をし位置合せを行なうような場合
には、露光プロセスのスループットが低下するという問
題点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、物体か
ら得られる光信号が微弱であっても信号処理に必要で十
分なＳ／Ｎ比を得ることができ、また、強度が大きな光
信号に対しては光走査スピードを上げて信号検出時間を
短縮することが可能な。

検出率と検出スルーブツトを大幅に向上させた信号検出
装置を提供することを目的とする。

［実施例の説明１ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る信号検出袋はポリゴ
ンミラー２で反射され、このポリゴンミラー２の回転に
応じて走査される。ボリゴンミ・−２の回転はモータ３
によって行なわれ、その回転スピードは回転制御器４に
よって可変制御可能となっている。ポリゴンミラー２に
よって走査されたビーム光はｆ−θレンズ１８によって
、レチクル１１やウェハ１４の表面において直線上を一
定スピードで走査するようなスキャンビーム光に変換さ
れる。このビーム光はハーフミラ−１０を通り扱り、レ
チクル１１上のアライメントマーク１２を走査する。

さらに、このビーム光の一部はレチクル１１を通り扱け
、投影レンズ１３を通り、ステージ１Ｇ上にピットされ
たウェハ１４のアライメン１ヘーと−り１５を７Ｆ査す
る。

・ウェハ・アライメントマーク１５およびレチクル・ア
ライメントマーク１２からのパターン反射光は入射光路
に沿ってこの光路を入射の向きとは逆にたどり、ハーフ
ミラ−１０まで戻る。そこて゛反射され、ストッパ１７
で不要な光を遮った（す、フォトセンサ９に導かれる。

フォトセンサ９で光電変換された信号は、後述するよう
に、そのＳ　／　Ｎ比が検出され十分なＳ／Ｎ比をもつ
パターン信号が得られるよう最適制御が行なわれる。

第２図は、レチクル・アライメントマーク１２とウェハ
・アライメントマーク１５とをレーザビームがスキャン
している状態を示している。

次に、第３〜６図に示す信号の波形を参照して、第１図
の装置における最適制御について説明する。

まず、フォトセンサ９で光電変換されたパターン信号は
、アンプ８で適度な大きさの電気信号に増幅される。第
３図は、そのときのアンプ８の出力信号を示す。この信
号はレーザビームのスキャンスピードに応じた時系列信
号として出力される。

第４図は、パターン信号が微弱な場合のアンプ８の出力
を示す。このような場合は入力側で既にＳ／Ｎ比が悪化
しているため、アンプ８のゲインを高くしてもその出力
においては十分なＳ／Ｎ比が取れない。この第４図のよ
うな信号が、始めは平均化率を小さく設定された、平均
化率可変の平均化回路７に入ると、入力とほぼ同じ出力
が出力される。この信号はＳ／Ｎ検出回路６で第５図の
ように信号弁とノイズ分に分けられ、Ｓ／Ｎ比を示す出
力が出力される。最適制御回路５はＳ　、’　Ｎ検出回
路６からのＳ　／　Ｎ比出力と外部からのγＩＩ　Ｉｊ
Ｊｉ規準および制１ｉＩｌ済情報に応じて平均化回路７
に対し平均化率を以前より高く設定し、それと同時に回
転制御器４に対しモータ３の回転を以前より低くするよ
うな指令をする。モータ３の回転が低くなると、アライ
メントマーク上をスギＶンツるレーザビームの走査スピ
ードも遅くなり、これによってパターンからの１１工位
時間当りの信号量も多くなる。このため、平均化回路７
から出力される信号は第６図のようにＳ　／　Ｎ比が向
上した波形となる。

ここで、再び、Ｓ　、／　Ｎ比が判定され、結局外部か
ら指定された値以上のＳ　、／　Ｎ比をもつ信号が１ｑ
られるまで、前述のような制御が繰返され最適制御が行
なわれる。

第７図は、上記の／ＩＨ適制ｉコｌの流れの直路を示す
フローチャートである。すなわら、最適制■が開始する
と、まず、Ｓ／Ｎ比と予め定められた規定値とを比較す
る（ステップ８１）。ここで、もしＳ／′Ｎ比が規定値
以Ｆであるときはモータ３の回転を落としくステップＳ
２）、平均化率を上げて（ステップＳ３）、その後、再
びステップ＄１に戻る。これらの処理をＳ／Ｎ比が規定
飴を越えるまで繰返し最適制御を終了ツる。

なお、平均化回路７はフィルタの切換回路、Ｓ／Ｎ検出
回路６はフィルタとレベル検出回路、回転制御器４はモ
ータのパワー制御回路、最適制御回路５はマイクロコン
ピュータ応用の回路によってそれぞれ簡単に実現できる
。

本実施例において、レーザビーム走査を行なうポリゴン
ミラー、モータおよび回転制御器はＡＯ水素子音費光学
素子）のように電気光学的な偏光方式によってもよい。

また、本実施例では信号検出装置をウェハ露光装置に適
用する場合を示したが、これに限ることなく、本発明は
一般に光学的信号パターンを検出する必要のある装置な
らば何にでも適用することができる。

さらに、平均化回路およびＳ　、／　Ｎ検出回路は、同
様な機能があれば方式の如何を問わない。

また、本実施例ではパターンを走査する際、光源にレー
ザを用いたが、普通のランプ光源とアパーチレの組合せ
によって光点をパターン上で結ぶ光学系であっても同じ
である。

［発明の効ｒＡ］ 以上説明したように、本発明によれば、光信号のＳ／Ｎ
比を検出しそれが規定の値となるようにビームスキャン
のスピードを最適に制御しているので、微弱な光信号で
も十分なＳ／Ｎ比が得られ、また十分な光強１宴の場合
には光信号検出時間をλワ縮することができ、検出率と
検出スループツ１〜を大幅に向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る信号検出装置を半導
体露光装置に適用した場合の構成図、第２図は、レチク
ル・アライメントマークどウェハ・アライメントマーク
とをレーザビームがスキャンしている状態を示す図、 第３図は、アンプから出力される時系列信号の例、 第４図は、パターン信号が微弱なときのアンプの出力信
号を示す図、 ７ｊ４５図は、パターン信号弁とノイズ分とを分離した
様子を示す図、 第６図は、最終的にＳ／Ｎ比が向上した信号の波形を示
す図、 第７図は、最適制御の流れを示ｔＷ略フローチャートで
ある。 １：レーザ光源、　２：ポリゴンミラー、３：モータ、
４：回転制御器、５：最適制御回路、６　：　Ｓ／Ｎ検
出回路、　７：平均化回路、９：フォトセンサ、 １２ニレチクル・アライメントマーク、１５：ウェハ・
アライメントマーク。 ２、　オ？リコ′ン・ミラー 刺　１ｒｌ！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 照明光を走査して物体で変調され戻ってくる光を検出し
   時系列信号を出力する信号検出装置であって、 上記時系列信号の平均化率を可変設定できる平均化手段
   と、 時系列信号のＳ／Ｎ比を検出する手段と、 照明光の走査スピードを可変設定できる走査手段と、 得られたＳ／Ｎ比と外部からの指令に基づいて上記平均
   化率および走査スピードを最適設定する制御手段と を具備することを特徴とする信号検出装置。