JPH0358528B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0358528B2 JPH0358528B2 JP59036164A JP3616484A JPH0358528B2 JP H0358528 B2 JPH0358528 B2 JP H0358528B2 JP 59036164 A JP59036164 A JP 59036164A JP 3616484 A JP3616484 A JP 3616484A JP H0358528 B2 JPH0358528 B2 JP H0358528B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- light
- drive source
- photoelectric 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
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学素子の位置切替え手段を有する光
学装置、特に光学素子の位置調整をクローズドル
ープ制御により行なう光学装置に関する。
学装置、特に光学素子の位置調整をクローズドル
ープ制御により行なう光学装置に関する。
一般にこの種の光学装置の例として、第１図に
半導体焼付装置に於けるマスク及びウエハの観察
用光学系の一例を示す。第１図で、マスク１とウ
エハ２とを位置合せしようとする場合には、レー
ザー光源１１から出たレーザビームをスキヤン用
のポリゴンミラー１０、ハーフミラー９、対物レ
ンズ８、ミラー５、を介してマスク１に入射す
る。この光は、投影レンズ３を経てウエハ２上で
反射され、再びミラー５、対物レンズ８、ハーフ
ミラー９を経て光電検出器１２に入る。ウエハ２
及びマスク１上のレーザビームＬの光路上には整
合用のマークがある。この、マークからの信号を
光電検出器１２で検出し、ウエハ２とマスク１の
ずれ量を求め、ドライバー（不図示）によつて移
動ステージ１３を動かし、マスク１とウエハ２と
を整合させるわけである。さて、このようにして
ウエハ１及びマスク２の位置が合つたならば、次
に露光用照明装置４のシヤツター（不図示）を開
き、露光するのである。ところが、この時ミラー
５が第１図の位置ａにあると、ミラー５の影がマ
スク１上に出来、マスク１上に焼付けられない部
分、又は照度むらが発生する。このため、露先に
先だつて、ミラー５を焼付光の当らない位置ｂ
へ、移動する必要がある。そして焼付が終つたな
らば、再び次の焼付のための位置合せを行なうべ
く、ミラー５を位置ａへもどす。この位置ａの再
現性は重要で、ミラー５のわずかの傾きの狂いに
よつてもレーザビームＬの入射経路が変わり、マ
スク１とウエハ２のずれ量の測定に誤差を与え
る。
半導体焼付装置に於けるマスク及びウエハの観察
用光学系の一例を示す。第１図で、マスク１とウ
エハ２とを位置合せしようとする場合には、レー
ザー光源１１から出たレーザビームをスキヤン用
のポリゴンミラー１０、ハーフミラー９、対物レ
ンズ８、ミラー５、を介してマスク１に入射す
る。この光は、投影レンズ３を経てウエハ２上で
反射され、再びミラー５、対物レンズ８、ハーフ
ミラー９を経て光電検出器１２に入る。ウエハ２
及びマスク１上のレーザビームＬの光路上には整
合用のマークがある。この、マークからの信号を
光電検出器１２で検出し、ウエハ２とマスク１の
ずれ量を求め、ドライバー（不図示）によつて移
動ステージ１３を動かし、マスク１とウエハ２と
を整合させるわけである。さて、このようにして
ウエハ１及びマスク２の位置が合つたならば、次
に露光用照明装置４のシヤツター（不図示）を開
き、露光するのである。ところが、この時ミラー
５が第１図の位置ａにあると、ミラー５の影がマ
スク１上に出来、マスク１上に焼付けられない部
分、又は照度むらが発生する。このため、露先に
先だつて、ミラー５を焼付光の当らない位置ｂ
へ、移動する必要がある。そして焼付が終つたな
らば、再び次の焼付のための位置合せを行なうべ
く、ミラー５を位置ａへもどす。この位置ａの再
現性は重要で、ミラー５のわずかの傾きの狂いに
よつてもレーザビームＬの入射経路が変わり、マ
スク１とウエハ２のずれ量の測定に誤差を与え
る。
従来、このようなミラー５の駆動はフオトスイ
ツチ（不図示）による位置検出、又はパルスモー
タ７等によるオープンループの制御によつて行な
われていた。
ツチ（不図示）による位置検出、又はパルスモー
タ７等によるオープンループの制御によつて行な
われていた。
しかし、このような制御では、振動、ガタ等に
対する機械的な安定性、経時的な安定性、フオト
スイツチの精度、更には組立て調整に非常に精密
な調整が必要となる等の問題点があつた。
対する機械的な安定性、経時的な安定性、フオト
スイツチの精度、更には組立て調整に非常に精密
な調整が必要となる等の問題点があつた。
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、ミラ
ー位置決め精度を高め、且つ常に安定した位置調
整が可能な光学装置を提供することにある。
ー位置決め精度を高め、且つ常に安定した位置調
整が可能な光学装置を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の光学装置
は、対象物を照明するための光ビームを発生する
光源（レーザ光源１１）と、前記対象物と前記光
源の間の光路に関連するように配置され、前記光
源からの光ビームと前記対象物からの反射光のそ
れぞれを偏向させるように反射するミラー５と、
前記ミラーを移動させるための駆動源（パルスモ
ータ７、ピエゾ素子３０）と、前記光路内から取
出された前記対象物からの反射光の一部を光電検
出することにより前記対象物の位置に応じた信号
を発生する第１光電検出器１２と、前記光路内か
ら取出された前記対象物からの反射光の他の一部
が入射される受光面を有すると共に、前記反射光
の他の一部によつて前記受光面上に形成される光
スポツトの位置に応じた信号を発生する第２光電
検出器１５と、前記ミラーで反射された前記光ビ
ームが前記対象物に所定の関係で照射されるよう
に前記第２光電検出器からの信号に基づいて前記
駆動源による前記ミラーの位置調整を制御する制
御回路（演算回路１６）を有している。
は、対象物を照明するための光ビームを発生する
光源（レーザ光源１１）と、前記対象物と前記光
源の間の光路に関連するように配置され、前記光
源からの光ビームと前記対象物からの反射光のそ
れぞれを偏向させるように反射するミラー５と、
前記ミラーを移動させるための駆動源（パルスモ
ータ７、ピエゾ素子３０）と、前記光路内から取
出された前記対象物からの反射光の一部を光電検
出することにより前記対象物の位置に応じた信号
を発生する第１光電検出器１２と、前記光路内か
ら取出された前記対象物からの反射光の他の一部
が入射される受光面を有すると共に、前記反射光
の他の一部によつて前記受光面上に形成される光
スポツトの位置に応じた信号を発生する第２光電
検出器１５と、前記ミラーで反射された前記光ビ
ームが前記対象物に所定の関係で照射されるよう
に前記第２光電検出器からの信号に基づいて前記
駆動源による前記ミラーの位置調整を制御する制
御回路（演算回路１６）を有している。
また、より好ましくは、前記駆動源は前記ミラ
ーを第１位置と第２位置の間で移動させるもので
あり、前記ミラーは第２位置にある時に前記光ビ
ームを前記対象物に照射させるものであり、前記
駆動源が前記ミラーの第１位置から第２位置へ移
動させる際に、前記制御回路は、第１位置と第２
位置の間の所定位置までは前記駆動源による前記
ミラーの移動をオープンループで行なわせた後、
前記第２光電検出器からの出力信号に基づいて前
記駆動源による前記ミラーの位置調整を制御する
ものであり、更には、前記制御回路は、前記受光
面上に前記反射光の他の一部が入射した後、前記
第２光電検出器からの信号に基づいて前記駆動源
による前記ミラーの位置調整を制御するものであ
る。
ーを第１位置と第２位置の間で移動させるもので
あり、前記ミラーは第２位置にある時に前記光ビ
ームを前記対象物に照射させるものであり、前記
駆動源が前記ミラーの第１位置から第２位置へ移
動させる際に、前記制御回路は、第１位置と第２
位置の間の所定位置までは前記駆動源による前記
ミラーの移動をオープンループで行なわせた後、
前記第２光電検出器からの出力信号に基づいて前
記駆動源による前記ミラーの位置調整を制御する
ものであり、更には、前記制御回路は、前記受光
面上に前記反射光の他の一部が入射した後、前記
第２光電検出器からの信号に基づいて前記駆動源
による前記ミラーの位置調整を制御するものであ
る。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。
する。
第２図は本発明の一実施例で、第１図のレーザ
ービームＬの光路上に、ハーフミラー１４が更に
１つ追加されている。ミラー５で反射されてマス
ク１を通り投影レンズ３によりウエハ２に当つた
光は、ウエハ２面上に反射し、再びミラー５、対
物レンズ８、ハーフミラー９を介して光電検出器
１２へ向う。その際途中でハーフミラー１４によ
つて一部の光路が変えられ、新たにもうけられた
センサー１５へ入る。センサー１５は第３図の
様な分割型のセンサーで、２つの受光面ｃとｄ、
及び３つの電極ｅ、ｆ、ｇを有している。ここ
で、電極ｆは共通のバイアス電極で、電極ｅから
は受光面に入射した光量に比例した電気信号が、
電極ｇから受光面ｄに入射した光量に比例した電
気信号が、各々独立に取り出せるようになつてい
る。この電極ｅ、ｆ、ｇはアンプ１８に接続され
ており、アンプ１８は電極ｅ及びｇの信号を各々
等しいゲインで増幅し、各々信号ｈ，ｉとして演
算回路１６へ送る。
ービームＬの光路上に、ハーフミラー１４が更に
１つ追加されている。ミラー５で反射されてマス
ク１を通り投影レンズ３によりウエハ２に当つた
光は、ウエハ２面上に反射し、再びミラー５、対
物レンズ８、ハーフミラー９を介して光電検出器
１２へ向う。その際途中でハーフミラー１４によ
つて一部の光路が変えられ、新たにもうけられた
センサー１５へ入る。センサー１５は第３図の
様な分割型のセンサーで、２つの受光面ｃとｄ、
及び３つの電極ｅ、ｆ、ｇを有している。ここ
で、電極ｆは共通のバイアス電極で、電極ｅから
は受光面に入射した光量に比例した電気信号が、
電極ｇから受光面ｄに入射した光量に比例した電
気信号が、各々独立に取り出せるようになつてい
る。この電極ｅ、ｆ、ｇはアンプ１８に接続され
ており、アンプ１８は電極ｅ及びｇの信号を各々
等しいゲインで増幅し、各々信号ｈ，ｉとして演
算回路１６へ送る。
ミラー５が正規の位置にあれば、センサー１５
には第３図で示すような中央の位置に、ミラー
５からの反射光Ｒが当る。この時、受光面ｃ及び
ｄの受光量は等しく、アンプ１８の出力ｈ及びｉ
の大きさも等しい。次に、ミラー５が正規の位置
よりある値だけずれたとすると、そのずれ量に対
応してセンサー１５の受光面に当るミラー５から
の反射光Ｒも、第３図で示す様な中央からなず
れた位置へ移動する。この時、アンプ１８の出力
ｈ及びｉは等しくなくなり、その差はミラー５の
正規の位置からのずれ量に対応している。演算回
路１６は、この２つの信号ｈ及びｉからミラー５
の位置を求める。そして、信号ｈとｉの大きさが
等しくなるべく、すなわち反射光Ｒが第３図に
示す様な受光状態になる様に、ドライバ１７を介
してパルスモータ７を駆動する。すなわち、クロ
ーズドループ制御を行なう。なお、パルスモータ
７はミラー５の回転軸６と噛合しており、パルス
モータ７の回転でミラー５の角度が変化する。
には第３図で示すような中央の位置に、ミラー
５からの反射光Ｒが当る。この時、受光面ｃ及び
ｄの受光量は等しく、アンプ１８の出力ｈ及びｉ
の大きさも等しい。次に、ミラー５が正規の位置
よりある値だけずれたとすると、そのずれ量に対
応してセンサー１５の受光面に当るミラー５から
の反射光Ｒも、第３図で示す様な中央からなず
れた位置へ移動する。この時、アンプ１８の出力
ｈ及びｉは等しくなくなり、その差はミラー５の
正規の位置からのずれ量に対応している。演算回
路１６は、この２つの信号ｈ及びｉからミラー５
の位置を求める。そして、信号ｈとｉの大きさが
等しくなるべく、すなわち反射光Ｒが第３図に
示す様な受光状態になる様に、ドライバ１７を介
してパルスモータ７を駆動する。すなわち、クロ
ーズドループ制御を行なう。なお、パルスモータ
７はミラー５の回転軸６と噛合しており、パルス
モータ７の回転でミラー５の角度が変化する。
ここで、ミラー５を第２図の位置ｂから位置ａ
へ移動する場合について説明する。ミラー５が位
置ｂから位置ａへ向う間は、演算回路１６は、ド
ライバ１７を介して、パルスモータ７を所定パル
ス分だけオープンルーブで粗動する。そして、該
駆動によりミラー５を位置ａ近傍の所定の範囲
内、すなわちミラー５からの反射光Ｒをセンサー
１５で検出できる範囲内に移動させる。その後、
センサー１５の信号ｈ及びｉを調べて、第３図で
示したような精密な位置制御に入り、ミラー５を
正規の位置ａに安定させる。この場合、所定のパ
ルスをパルスモータ７に加える代わりに、ミラー
５からの反射光Ｒがセンサー１５の検出範囲内に
あることを、センサー１５自身で検知するように
して、該検知があつた時にパルスモータ７に加え
るパルスを停止するようにすることもできる。更
には、ミラー５の大まかな位置を検知するための
センサーを別個に設けてもよい。すなわち、セン
サー１５を用いてクローズドループで精密にミラ
ー５を制御できる位置まで、ミラー５をオープン
ループで粗動することができればよい。
へ移動する場合について説明する。ミラー５が位
置ｂから位置ａへ向う間は、演算回路１６は、ド
ライバ１７を介して、パルスモータ７を所定パル
ス分だけオープンルーブで粗動する。そして、該
駆動によりミラー５を位置ａ近傍の所定の範囲
内、すなわちミラー５からの反射光Ｒをセンサー
１５で検出できる範囲内に移動させる。その後、
センサー１５の信号ｈ及びｉを調べて、第３図で
示したような精密な位置制御に入り、ミラー５を
正規の位置ａに安定させる。この場合、所定のパ
ルスをパルスモータ７に加える代わりに、ミラー
５からの反射光Ｒがセンサー１５の検出範囲内に
あることを、センサー１５自身で検知するように
して、該検知があつた時にパルスモータ７に加え
るパルスを停止するようにすることもできる。更
には、ミラー５の大まかな位置を検知するための
センサーを別個に設けてもよい。すなわち、セン
サー１５を用いてクローズドループで精密にミラ
ー５を制御できる位置まで、ミラー５をオープン
ループで粗動することができればよい。
なお本実施例では、ミラー５の位置ｂは特に精
度を必要としないので、該位置ｂは一般のフオト
スイツチ（不図示）等で検出すれば足りる。もし
ａ及びｂのいずれとも精度を必要とする場合であ
つても、上述したセンサー１５等を用いて、同様
に検出、制御できることはもちろんである。
度を必要としないので、該位置ｂは一般のフオト
スイツチ（不図示）等で検出すれば足りる。もし
ａ及びｂのいずれとも精度を必要とする場合であ
つても、上述したセンサー１５等を用いて、同様
に検出、制御できることはもちろんである。
なお上記実施例で、ミラー５の移動手段として
はパルスモータに限つた事ではなく、エンコーダ
付CDモータのような回転角や位置を制御出来る
ものであれば良い。
はパルスモータに限つた事ではなく、エンコーダ
付CDモータのような回転角や位置を制御出来る
ものであれば良い。
またセンサーは、第３図のように２分割型のも
のに限らず、第４図に示す様な４分割型のセンサ
ー２０を用いれば、更にもう一軸方向の制御が出
来る。更に、センサーは分割型のものに限らず、
一次元又は２次元のポジシヨンセンサー、イメー
ジセンサー等でもかまわない。
のに限らず、第４図に示す様な４分割型のセンサ
ー２０を用いれば、更にもう一軸方向の制御が出
来る。更に、センサーは分割型のものに限らず、
一次元又は２次元のポジシヨンセンサー、イメー
ジセンサー等でもかまわない。
更に、ミラー５の位置決め手段として、第２図
ではパルスモータ７をパルス駆動する場合を示し
たが、第５図に示すようにピエゾ素子３０を使用
することもできる。すなわち同図では、第２図の
演算回路１６からの信号に基づき、ピエゾ駆動回
路３１を介して、積層されたピエゾ素子３０を駆
動することにより、可動部３２を矢印方向に微小
移動させるものである。ここで、可動部３２はミ
ラー５と当接し、ミラー５の位置決め用のストツ
パとして作用して、微小かつ正確な位置制御を可
能とする。
ではパルスモータ７をパルス駆動する場合を示し
たが、第５図に示すようにピエゾ素子３０を使用
することもできる。すなわち同図では、第２図の
演算回路１６からの信号に基づき、ピエゾ駆動回
路３１を介して、積層されたピエゾ素子３０を駆
動することにより、可動部３２を矢印方向に微小
移動させるものである。ここで、可動部３２はミ
ラー５と当接し、ミラー５の位置決め用のストツ
パとして作用して、微小かつ正確な位置制御を可
能とする。
また、第２図では光源としてマスク１とウエハ
２との位置合せ用のレーザ光の一部を使用したも
のであるが、別個の光源を新たに設けて使用して
もよい。
２との位置合せ用のレーザ光の一部を使用したも
のであるが、別個の光源を新たに設けて使用して
もよい。
なお、上述した実施例は半導体焼付装置につい
て示したが、光学素子の位置切替手段を有するい
ずれの光学装置においても、本発明を適用するこ
とができる。
て示したが、光学素子の位置切替手段を有するい
ずれの光学装置においても、本発明を適用するこ
とができる。
以上説明したように、本発明によれば、対象物
と光源の間の光路に関連するように配置され、光
源からの光ビームと対象物からの反射光のそれぞ
れを偏向させるように反射するミラーの正確な位
置調整が可能となり、経時的に安定した光学装置
の提供が可能となる。また、本発明によれば、装
置の組立及び保守時にも特に精密な調整が不要と
なる。
と光源の間の光路に関連するように配置され、光
源からの光ビームと対象物からの反射光のそれぞ
れを偏向させるように反射するミラーの正確な位
置調整が可能となり、経時的に安定した光学装置
の提供が可能となる。また、本発明によれば、装
置の組立及び保守時にも特に精密な調整が不要と
なる。
第１図は従来の半導体焼付装置におけるマスク
及びウエハの観察用光学系の概略図、第２図は本
発明の−実施例を示す概略図、第３図は本発明
で使用される分割型センサーの一例を示す斜視
図、第３図及びは第３図の分割型センサー
の平面図、第４図は分割型センサーの他の例を示
す平面図、第５図は本発明に係る位置調整手段の
他の実施例を示す概略図である。 ５……ミラー、６……回転軸、７……パルスモ
ータ、１１……レーザ光源、１４……ハーフミラ
ー、１５……分割型のセンサー、１６……演算回
路、１７……ドライバ、１８……アンプ、２０…
…４分割型のセンサー、３０……ピエゾ素子、３
１……ピエゾ駆動回路、３２……可動部。
及びウエハの観察用光学系の概略図、第２図は本
発明の−実施例を示す概略図、第３図は本発明
で使用される分割型センサーの一例を示す斜視
図、第３図及びは第３図の分割型センサー
の平面図、第４図は分割型センサーの他の例を示
す平面図、第５図は本発明に係る位置調整手段の
他の実施例を示す概略図である。 ５……ミラー、６……回転軸、７……パルスモ
ータ、１１……レーザ光源、１４……ハーフミラ
ー、１５……分割型のセンサー、１６……演算回
路、１７……ドライバ、１８……アンプ、２０…
…４分割型のセンサー、３０……ピエゾ素子、３
１……ピエゾ駆動回路、３２……可動部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対象物を照明するための光ビームを発生する
光源と、前記対象物と前記光源の間の光路に関連
するように配置され、前記光源からの光ビームと
前記対象物からの反射光のそれぞれを偏向させる
ように反射するミラーと、前記ミラーに移動させ
るための駆動源と、前記光路内から取出された前
記対象物からの反射光の一部を光電検出すること
により前記対象物の位置に応じた信号を発生する
第１光電検出器と、前記光路内から取出された前
記対象物からの反射光の他の一部が入射される受
光面を有すると共に、前記反射光の他の一部によ
つて前記受光面上に形成される光スポツトの位置
に応じた信号を発生する第２光電検出器と、前記
ミラーで反射された前記光ビームが前記対象物に
所定の関係で照射されるように前記第２光電検出
器からの信号に基づいて前記駆動源による前記ミ
ラーの位置調整を制御する制御回路を有すること
を特徴とする光学装置。 ２ 前記駆動源は前記ミラーを第１位置と第２位
置の間で移動させるものであり、前記ミラーは第
２位置にある時に前記光ビームを前記対象物に照
射させるものであり、前記駆動源が前記ミラーの
第１位置から第２位置へ移動させる際、前記制御
回路は、第１位置と第２位置の間の所定位置まで
は前記駆動源による前記ミラーの移動をオープン
ループで行なわせた後、前記第２光電検出器から
の出力信号に基づいて前記駆動源による前記ミラ
ーの位置調整を制御することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光学装置。 ３ 前記制御回路は、前記受光面上に前記反射光
の他の一部が入射した後、前記第２光電検出器か
らの信号に基づいて前記駆動源による前記ミラー
の位置調整を制御することを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036164A JPS60181745A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036164A JPS60181745A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181745A JPS60181745A (ja) | 1985-09-17 |
| JPH0358528B2 true JPH0358528B2 (ja) | 1991-09-05 |
Family
ID=12462122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036164A Granted JPS60181745A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60181745A (ja) |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59036164A patent/JPS60181745A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60181745A (ja) | 1985-09-17 |
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