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JPH0617770B2 - マ−ク検出機 - Google Patents

マ−ク検出機

Info

Publication number
JPH0617770B2
JPH0617770B2 JP6554385A JP6554385A JPH0617770B2 JP H0617770 B2 JPH0617770 B2 JP H0617770B2 JP 6554385 A JP6554385 A JP 6554385A JP 6554385 A JP6554385 A JP 6554385A JP H0617770 B2 JPH0617770 B2 JP H0617770B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
light beam
position sensor
detector
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6554385A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61223603A (ja
Inventor
信生 島津
佐藤  裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6554385A priority Critical patent/JPH0617770B2/ja
Publication of JPS61223603A publication Critical patent/JPS61223603A/ja
Publication of JPH0617770B2 publication Critical patent/JPH0617770B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の属する分野の説明 本発明は、半導体製造装置におけるウェハーマスク等の
位置合わせ用マーク検出機に関するものである。
(2)従来の技術の説明 第3図はマーク検出装置の概要を示す概略図。1は光源
でHe−Neレーザー,2はガルバノミラーを用いたオ
プチカルスキャナ,3はビームスプリッター,4はポジ
ションセンサ,5は光ディテクタ,6はウェハー、7は
ウェハー上に加工された回折格子マークである。
このような構成に於いてオプチカルスキャナ2を矢印b
の向きに回転させると光ビームは6のウェハー上を図中
の矢印aの向きに移動する。移動して光ビームが7のマ
ークに当たると図に示すような回折光(L)が生じ光デ
ィテクタ5に当たり光ディテクタ5からマーク信号が出
力される。オプチカルスキャナ2の制御入力電圧と回転
角の間に一定の関係があるので従来は,このマーク信号
が得られた時点でのオプチカルスキャナ2の制御入力電
圧からマークの位置情報を得ており,さらに定期的にオ
プチカルスキャナ2に基準の制御入力電圧を与えてその
際、ビームスプリッター3で分岐した光ビームの位置を
ポジションセンサ4で読み取る事によりオプチカルスキ
ャナ2のドリフトによる位置検出誤差を補正していた。
このようなドリフトの補正方法を用いるとポジションセ
ンサ4は,光ビームがドリフトする全範囲にわたって高
精度に絶対位置を検出しなければならず,その為にはポ
ジションセンサ4の光位置電圧変換回路に第4図に示す
ような複雑な回路を使用しなければならない。第4図に
於いて4は2次元のポジションセンサ、11,12は電
流電圧変換回路、13は引算器,14は加算器,15は
割算器である。ここで高精度の引算器,割算器はマッチ
ング抵抗や多数のトリマを必要とし素子も高価で調整に
も時間がかかるという欠点を有する。
尚,このような構成のポジションセンサ回路においても
周囲温度が変化しポジションセンサ4の暗電流が増加す
ると,割算器15の分母入力(D)だけが変化するため
特価的に割算器のゲインが変化した形となり位置検出誤
差が生じ補正不良となる。
また,定期的にポジションセンサで測定したオプチカル
スキャナのドリフト量はメモリに保存しておき、マーク
検出を行なうたびにこれを読み出して補正演算を行なわ
なければならない不便さがある。
(3)発明の目的 本発明はこれらの欠点を解決し,簡単な回路構成により
検出精度の高いマーク検出機を得ることを目的とする。
(4)発明の構成および作用の説明 ワークピースをウェハー,マークを回折格子マークとし
て以降説明する。半導体製造装置ではウェハーは本来ウ
ェハー上に加工されたマークが装置の座標系で一定の位
置(以後マーク基準位置と称す。)に来るように試料台
の上に設置されねばならないが,ウェハー外形の寸法誤
差や搬送時のブレなどによりウェハーが設置された時は
マークはマーク基準位置から多少はずれた所に位置して
いる。そこでマーク検出機はマーク基準位置を原点とし
て実際にマークが存在する座標位置を検出する事にな
る。
ポジションセンサを位置検出ゼロクロスコンパレータと
して使用する事を説明する前に本発明に使用するポジシ
ョンセンサについて簡単に説明する。ここに使用した素
子は非分割形の半導体位置検出器でたとえば浜松ホトニ
クス製のS1544やS1545又はUDT社製のPI
N−LSC/5D等のものである。これらの検出器では
光の当たった点に生じる光電流が2つの電極に流れ出す
際光の当たった位置から双方の電極までの距離に逆比例
して分流することから2つの電流から流れ出す電流の差
を求めこの差分値から光の当たった位置を知る事ができ
る。しかし,検出器に当たる光量が変化すると位置に対
する光電流の差分も変化するため第4図に示すように加
算器14で光電流の和を求め割算器15で光電流の差分
を光電流の和で割るような回路構成にしなければ光の強
さに無関係に光の当たった位置を検出する事ができな
い。
また、このような回路構成においても暗電流が変化する
と先に述べたように誤差が生じるのである。
本発明ではこのようなポジションセンサの双方の電極の
中心に(以後O点と称す)光が当たると光の強さに関係
なく2つの電極に等しい電流が流れる事に着目し第5図
に示すような回路を使用し2つの電極から流れ出す電流
の差分の極性のみを出力するゼロクロスコンパレータと
してポジションセンサを使用している。第5図において
4,11,12は第4図と同様で17は電圧コンパレータであ
る。また第6図a,bに第4図及び第5図に示すそれぞ
れのポジションセンサ回路における光ビームの当たる位
置と出力電圧16,18の関係をそれぞれ示す。第6図
(a)からわかるように第4図の回路では光ビームの当
たる位置と出力電圧16はリニアな関係にあり出力電圧の
値から直接光ビームの当たった位置を読みとる事ができ
るポジションセンサ4の暗電流が増加すると点線で示す
ように入出力関係が変化して検出位置誤差が生じる。一
方第5図の回路を使用すると(第6図(b)の場合)出
力電圧から光ビームの当たった位置を知る事はできない
が光ビームがポジションセンサ上を移動してO点を通過
した瞬間を出力電圧の変化で知る事ができこのO点の位
置は入射光量や暗電流の量に影響されず常に正確に検出
する事ができる。そこで光ビームがマーク基準位置にあ
る時、ポジションセンサのO点に光ビームが当たるよう
にポジションセンサを取り付けると光ビームをスキャン
する際、オプチカルスキャナがどのようにドリフトして
も光ビームがマーク基準位置を通過する瞬間をポジショ
ンセンサのO点検出によりいつも正確に検出できる。
上記ゼロクロスコンパレータを用い光ビームを等速度で
スキャンさせ該ゼロクロスコンパレータのO点検出時刻
からマーク信号検出時刻までの時間差を測定し、マーク
基準位置から実際のマークの位置までの距離を知る本発
明のマーク検出機の一実施例を第1図に示す。第1図で
4,11,12のブロックは第5図と同じまた5は第3図に
示した光ディテクタである。18は11,12と同様の電流電
圧変換回路、19はピークコンパレータ、20は時差信号発
生回路、21は基準クロック発生回路、22はANDゲー
ト、23はカウンタでである。
第2図は第1図に示すブロック図の各所に於ける信号波
形を表す波形図である。第2図に於いて(A)〜(F)
の信号波形を横軸をすべてビーム位置(〜オプチカルス
キャナの回転軸)にとって示した。
オプチカルスキャナに制御信号を与えてビームをスキャ
ンすると電圧コンパレータ17の出力に第2図(A)のよ
うな信号が現れる事は第6図(b)に示した通りである
が、電流電圧変換回路18の出力からはマークの位置に応
じて第2図(B)のような信号が得られ同図中Errと記
した長さがマーク基準位置から実際のマーク位置までの
誤差量である。マーク信号(B)はピークコンパレータ
19に入りマーク位置信号(第2図(C))の形に変形さ
れた後基準位置信号(A)と共に時差信号発生回路20に
入力される。
時差信号発生回路20は2つの入力信号(A)と(C)の
時間差のパルス(D)を出力すると同時にどちらの信号
が先に入力されたかを示すフラグ(24)を出力する。これ
はマーク位置誤差の極性に対応するものである。
基準クロック発生回路21から出力される基準クロックは
時差信号(D)を距離情報に換算する為のものでAND
ゲート22により時差信号(D)の間だけ出力されるパル
ストレイン(F)となってカウンター23に入りここで位
置誤差としてカウントされる。
この回路(第1図)を使用すると1回のスキャン終了時
に基準位置から実際のマーク位置までの誤差量の絶対値
がカウンター23にまた誤差の極性が時差信号発生回路20
のフラグ24にセットされている。
尚、第3図は1次元マーク検出の例であるがオプチカル
スキャナをもう1組追加しポジションセンサを2次元の
ものに交換すると2次元のマーク検出機を実現する事が
できる。この場合1次元に比べポジションセンサのリニ
アリティそのものも悪くなり周辺の回路も2倍必要にな
る事から本発明を実施するメリットはさらに拡大され
る。
また本発明ではオプチカルスキャナを等速度で駆動しな
ければならないが、オプチカルスキャナの精度を確保す
る為には従来技術においても等速駆動するのが一般的で
ありこの事は何らデメリットとはならない。
(5)効果の説明 以上説明したように本発明によれば従来技術の主な誤差
の要因であったポジションセンサの非直線誤差、暗電流
変化による誤差、割り算器の誤差のすべてを取り除く事
ができ位置検出精度を大幅に向上させることができるだ
けでなく回路を簡素化する事ができる。
さらに本発明により検出されるマークの位置にはオプチ
カルスキャナのドリフトが影響していないので測定後補
正計算をする必要はまったくなくこの面でも多いに有利
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図,第2図は
第1図に示すブロック図の各所に於ける信号波形図,第
3図は本発明によるマーク位置検出装置の概略図,第4
図は従来のマーク位置検出回路,第5図はポジションセ
ンサ及びコンパレータよりなるゼロクロスコンパレー
タ,第6図はビーム位置と出力電圧の関係を示す特性図
である。 (主要部分の符号の説明) 1……レーザー 2……オプチカルスキャナ 4……ポジションセンサ 5……光ディテクター 7……回折格子マーク 11,12……電流電圧変換回路 17……コンパレータ、 21……基準クロック発生回路 23……カウンター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マークを施したワークピース上を光ビーム
    によって掃引する光ビーム掃引手段と、 前記光ビーム掃引手段からの光ビームを前記ワークピー
    スに入射する前に分岐するビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタで分岐された光ビームを受光し、
    該受光位置に応じたレベルの信号を出力するポジション
    センサと、 前記ボジションセンサの出力を所定のレベルで2値化す
    るコンパレータと、 前記マークを介して前記光ビームを受光する検出器と、 前記検出器の出力信号から前記マークの中心を検出する
    マーク中心検出手段と、 前記コンパレーターの出力の変化時点と前記マーク中心
    検出手段がマークの中心を検出した時点との時間差を測
    定する時間差測定手段と、 を備えることを特徴とするマーク検出機。
JP6554385A 1985-03-29 1985-03-29 マ−ク検出機 Expired - Lifetime JPH0617770B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6554385A JPH0617770B2 (ja) 1985-03-29 1985-03-29 マ−ク検出機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6554385A JPH0617770B2 (ja) 1985-03-29 1985-03-29 マ−ク検出機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61223603A JPS61223603A (ja) 1986-10-04
JPH0617770B2 true JPH0617770B2 (ja) 1994-03-09

Family

ID=13290035

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JP6554385A Expired - Lifetime JPH0617770B2 (ja) 1985-03-29 1985-03-29 マ−ク検出機

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JPH07101169B2 (ja) * 1990-11-30 1995-11-01 株式会社島津製作所 光学式伸び計
WO2007097350A1 (ja) * 2006-02-21 2007-08-30 Nikon Corporation 位置計測装置及び位置計測方法、移動体駆動システム及び移動体駆動方法、パターン形成装置及びパターン形成方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
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US11982948B2 (en) 2019-07-08 2024-05-14 Asml Netherlands B.V. Method for determining a center of a radiation spot, sensor and stage apparatus

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