JPS5936219A - 固定スリツト型光電顕微鏡 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、物体上の線状パターンの位置を検出する固定
スリット型光電顕機銃に関する。

〔発明の技術的背景とその間融点〕

従来、線状パターンの位置を光字的に検出するものとし
て各種の光電顕微鏡が提案されているが、これらの代表
的なものを第１図及び第２図に示す。第１図に示す光！
顕微鏡では、検出すべき目盛線（＆ｌ状パターン）１を
持つスケール２ｉｌｌ：、スケール２が透明物体の場合
透過照明明物体の場合落射照明系４にょシハーフミラー
５を介して照明される。そして、スケール２上の目盛線
１の像は対物レンズ６にょ如ハーフミラ−７を介して焦
点鏡８に結像されると共に、スリット板９のスリット９
ａ上に結像される。

焦点鯨８に結像された像は接眼レンズ１θにより肉眼で
モニタされる。スリ、ト板９は発振器１１からのち流で
振動される振ｌｄ＋子１２に取着され図中矢印Ａ方向に
振動せられるものであシ、スリブ）９ｍを通過した光束
は光ＩＩ変換素子１３によ）電気信号に変換される。そ
して、この変換信号がプリアンプ１４を介して増幅され
たのち同期整流回路１５にょ夛同期整流され、この整流
出力が前記スケール２上の目盛１Ｍ１の変位量として指
示メータ１６に表示されるものとなっている。

壕だ、第２図に示す光電、ｈ微鋭は％　ＩＪ記スリット
板９を振動させる代シに、前記振動子１２によル反射続
１７を図中矢印Ｂ方向に励動せしめるようにしたもので
ある。すなわち、前記スケール２上の目盛線１０像は対
物レンズ６によりハーフミラ−５，７及び上記反射鏡１
７を介してスリ、ト板９のスリット９ａ上に結像される
ものとなっている。

このように第１図及び側２図に示す光電−徹蜆は、スリ
ット板９のスリット９＆を透過し光電変換素子１３に受
光される光束を変調するのに、スリット板９を振動させ
るか或いは光束を揚動させるかの違いがあるだけで、そ
の他の構成は内１様である。そして、この釉の光′ｆＩ
Ｌ顕微鏡では、第３図に示す如き変位−出力−５圧特性
が得られる。また、光電変換素子１３に受光される光束
が変調されているので、交ｂｊ℃増幅器を使用すること
ができ、Ｓ’Ｎ比の高い検出出力が得られることも知ら
れている。しかしながら、前記スリット９ａ或いは反射
鏡１７を機械的に振動させその振動中心を検出原点に対
応させる原理であるため、振動中心の変動量以上の高い
検出精度が得られないと云う欠点があった。っまシ、ス
リット９ａ或−は反射鏡１７を機械的に振動させている
ため、その振動中心を検出原点に正確に一致させること
は困難であシ、振動中心の変動に起因する検出精度の低
下を防ぐことはできなかった。

一方、上記の欠点を取如除いた装置として、文献（Ｐｒ
ｏｃ　ｏ’ｆ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｎａｌ　Ｃｏｎｔｅ
ｒｓｎｃｅ　ｏｎＭｌｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　
、　Ｍｉｅｒｏｃｉｒｃｕｌｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ８０　、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ　（１９８０）　Ｐ２Ｓ
５　）に記載されているような、集積回路のマスクツ奇
ターン焼き付けのために使用されるアライナのアライメ
ン信号検出装置が提案されている。この装置ｉｔは、第
４図に示す如くウェーハ２ノ上の回折格子構造のアライ
メントマーク２２が、レチクルマスク２３上のマルチス
リット２４ＩＬ、２４ｂの中心位置に対する変位を検出
するものである。光源２５からの光は音部光学変調器２
６にょシ葡駒かつ偏向され、ハーフミラ−２７及びレン
ズ２８を介してウェーハ２１上のアライメントマーク２
２に照射される。このとき、音皆元学質調器２６からの
光はレチクルマスク２３上のマルチスリット２４ｈ、２
４ｂｋ透過するので、アライメントマーク２２に照射さ
れる光束は上記マルチスリット２４＆、２４ｂの形状と
相似に整形される、アライメントマーク２２で２′Ｍ回
折された光束は、レンズ２８を通シ再びマルチスリット
２４＊、２４ｂを透過した後、ハーフミラ−２７、反射
鏡２９及び焦光レンズ３Ｑを介して光電変換素子１３に
受光される。そして、この光！変換素子１３にて電気信
号に変換された変換信号がプリアンプ１４及び同期整流
回路１５を介して増幅及び同期整流され、先に説明した
のと同様に指示メータ１６にアライメントマーク２２の
変位量が表示されるものとなっている。なお、図中３１
は前記音蕃光学変調器２６及び同期整流回路１５に基準
信号を与えるためのドライバを示している。

この装置では、光電変換素子１３へ入射する光束の変調
に音譬光学的変調器２６及び２つの固定された回折格子
構造マルチス’）、ト２４ｍ。

２４ｂを利用しているので、前述したスリット９ａ及び
反射鏡１７等の振動中心の変位に起因する検出り度の低
下を回避することができる。

しかしながら、アライメントマーク２２の検出に２重回
折を利用しているので、マルチスリ。

ト２４ｍ、２４ｂのピッチ間隔を、アライメントマーク
２２のピッチ間隔にレンズ２８の倍率を掛けた寸法に厳
缶に一致させる必要があシ、これがために装置の調整の
煩雑化を招いた。さラニ、アライメントマーク２２やマ
ルチスリ。

上２４＊、２４ｂ等の形成工程が煩雑化する等の間肪も
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、スリットや反射鏡等の機械的振動に起
因する検出精度の低下を招くことなく、被検査物体上の
線状・母ターンの位置を高精度に検出することができ、
かっ−整の容易化をはか＃）得る固定スリ、ト型光電顕
微鏡を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、光電変換素子に入射する光束の変調方
法として、固定配置された一対のスリット、相互に直交
する偏光方向を有する一対の偏光器及び上記各偏光方向
にそれぞれ偏光された一対の偏光光を一定周期で交互に
発生する機構を用いることにある。

すなわち本発明は、被検査物体上の線状ｉ４ターンの位
置を検出する光電、顕徹鋺において、対物レンズに関し
て上記線状ノ４ターンと共役な位置に平行配置された一
対のスリ、トと、相互に直交する偏光方向を有し上記ス
リットの前方或いは後方に配置された一対の偏光器と、
上記被検査物体上の線状パターンに上記各偏光方向にそ
れぞれ対応して偏光された一対の偏光光を一定の周期で
交互に照射する光照射機構と、この光照射機構による被
検食物体からの反射光或いは透過光を上記スリ、ト及び
偏光器を介して検出する光電変換素子と、この光電変換
素子の検出信号を上記光照射機構による一対の偏光光の
交互照射に同期して整流する同期整流回路と、この同期
整流回路の出力信号を表示する表示器とを具備してなる
ものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スリットや反射鏡等を機械的に振動さ
せることなく、光を焚換素子に入射する光束を変調させ
ることができる。このため、機械的振動に起因する検出
精度の低下を未然に防止することができ、検出精度の大
幅な向上をはかシ得る。また、２重回折を利用するもの
ではなく、その調整が容易である吟の効果を奏する。

〔発明の実施例〕

第５図は本発明の一笑施例を示す概略構成図である。図
中４１は透明物体のスケールであり、このスケール４１
上には目盛線（線状−臂ターン）４２が形成されている
。スケール４１の下方には光源４３、ハーフミラ−４４
，４５、反射鏡４６．４７、偏光板４８．４９及びチョ
ッパ５゜からなる光照射機構が設けられている。この光
照射機構では、光源４３からの光がハーフミラー４４を
介して偏光板４８）’（照射されると共に、ハーフミラ
−４４及び反射鏡４６を介して偏光板４９に照射される
。偏光板４８．４９はそれぞれの偏光方向が直交するよ
う配置されておシ、これらの偏光板４８．４９によシ直
交する方向に直線偏光された一対の偏光光はそれぞれチ
ヨ、パ５０に照射される。チ、ツバ５ｏＶｉ、例えば不
透明円板体の外周近傍を一定の間隔で一部切欠して形成
されたものであわ、とのチ、、パ６０を図中Ｃ方向に回
転せしめることによシ、詑６図に示す如く前記直線偏光
された一対の偏光光Ｐ、Ｑが一定の周期Ｔで交互に０Ｎ
−ＯＦＦされる。チヨ、）々５θによし選択された偏光
光はハーフミラ−４５を介して、或いは反射鏡４７及び
ハーフミラ−４５を介してスケール４１上の目盛線４２
に照射される。つまり、光照射機構によ如相互に直交す
る方向に偏光された一対の偏光光が一定の周期で交互に
、上記スケール４１上の目盛ｍ４２に照射されるものと
なっている。

スケール４１の上方には対物レンズ５１が配置されてお
シ、この対物レンズ５１によりスケール４１上の目盛線
４２の像がハーフミラ−５２を介して焦点鏡５３及びス
リット板５４上に結像される。そして、焦点鏡５３に結
像された像は接眼レンズ５５によ如肉眼で検出されるも
のとなっている。スリット板５４は一対の平行配置され
たスリット５４＆、５４ｂを設けられたもので、このス
リ、ト板５４の上面には相互に直交する偏光方向を有す
る一対の偏光板（偏光器）５６＊　、５６ｂが被着され
ている。

つまり、第７図（ａ）に示す如き偏光板５６＊、５６ｂ
と同図（ｂ）に示す如きスリ、ト板５４とが、同図（ｅ
）に示す如く積層されている。ここで、偏光板５６ｍ　
、５６ｂの各偏光方向り、Ｅは、前記光照射機構により
スケール４１上の目盛線４２に交互照射される光束のそ
れぞれの偏光方向と一致するよう定められている。つま
シ、前記偏光光Ｐをハーフミラ−４５を介して得られる
偏光光Ｐ／の偏光方向と上記偏光板５６ｍの偏光方向り
とが一致し、前記偏光光Ｑｆ反射鏡４７を介して得られ
る偏光光Ｑ′の偏光方向と上記偏光板５６ｂの偏光方向
Ｅとが一致するものとなっている。これにより、偏光光
Ｐ′は偏光板５６ｂでは遮断されることになシ、偏光光
Ｐ′はスリ。

ト板５４のス’）ｖト５４瓢及び偏光板５６ａを透過し
、焦光レンズ５７によ多熱光され光電変換素子５８に入
射する。同様に、偏光光Ｑ／は偏光板５６１１では遮断
されることＫなシ、スリ、ト板５４のスリｙト５４ｂ及
び偏光板５６ｂを透過して光電変換素子５８に入射する
ものとなってい石。

光電変換素子５８にて検出され電気信号に変換された信
号は、プリアンプ５９を介して増幅された後同期瞥流回
路６０に供給される。同期整流回路６０では、上記入力
した信号が前記光照射機構による一対の偏光光の交互照
射に同期して整流される。そして、この同期整流回路６
０の出力信号が、指示メータ（表示器）６１によ如前記
スケール４１上の目盛線４２の変位として表示されるも
のとなっている。なお、図中６２は前記チョッ／４’５
１７に付設されチョッ／ｆ５０による偏光光Ｐ、Ｑの交
互照射のタイミングを検出するだめのフォトインタラプ
タであ如、このフォトインタラプタ６２から前記同期整
流回路６０に基準信号が与えられるものとなっている。

このような構成であれば、光照射機構による相互に直交
する方向に直線偏光された一対の偏光光ｐ　／　、　Ｑ
／の交互照射、スリ、ト板５４めスリｖト５４＊−５４
ｂ及び偏光板５６ｍ、５６ｂの作用によって、スケール
４ノ上の目盛線４２からの光束（位置情報）がスリ、ト
板５４のスリット５４ｈ、５４ｂを交互に介して光電変
換素子５８に入射することになる。これは、光電変換素
子５８側から見ると、単一のスリットを検出原点に対応
させて機械的に振動させた場合と等測１である。しだが
って、前記第１図及び舘２図に示した光電顕微鏡と同様
にして、スケール４１上の目盛線４２の変位を検出でき
ることになる。

そしてこの場合、光電変換素子５８に入射する光束をｆ
調するのに機械的振動子を用いる必要がなく、機緘的振
動による振動中心の変動を完全に取り除くことができる
。このため、スケール４ノ上の目盛線４２の位置検出を
極めて高い精度で行うことができる。本発明者等の実験
によれば、０．０１［：μｍ〕と云う極めて高い位置検
出軸度が得られることが確認された。また、目盛線４２
０幅と前記スリット５４息、５４ｂの幅及び間隔とは、
対物レンズ５１の倍率によシ最適に設定する必要がある
が、２重回折をオリ用する場合のように製法上の制限も
左程厳１〜〈ないため、スリ、ト５４ｇ、５４ｂの製作
の際の煩雑さはない。さらに、２重回折を利用するもの
に比して、その調整が極めて容易である等の利点もある
。

第８図は他の実施例を示す概略構成図である。

なお、第５図と同一部分には同一符号を付して、その詳
しい詳細な省略する。この実施例が先に説明した実施例
と異なる点は、前記光照射機構として電気光学変調器６
３ｆ用いたことにある。

ＫＤＰ　（ｍＦＲ２水素カリウム）等の結晶からなる電
気光学変調器は、結晶の特性によって決まる一定の電圧
を印加してｂる状態と印加していない状態とでは、透過
した光の偏光状態が異なる。

そして、両者の偏光方向が互いに直交している偏光光を
取り出すことが可能である。このような電気光学変調器
６３に第９図に示す如きデユーティ比５ｏｃ＊〕の矩形
波状の交流電圧を印加することによって、互いに直交す
る偏光方向に偏光された偏光光が一定周期Ｔで交互に取
シ出される。そして、これらの偏光光は反射鏡６４を介
して前記スケール４１上の目盛線４２に照射されるもの
となっている。なお、反射鏡６４を介してスケール４１
に照射される一対の偏光光は前記偏光板５６＆　、５６
ｂの各偏光方向にそれぞれ対応するものとなっている。

また、図中６５はＭＴＩ記デユーティ比５０Ｃ％　〕の
矩形状波の交流電圧を電気光学変調器６３に印加するた
めのドライバを示し、さらにこのドライバ６５０出力電
圧は基準信号として前記同期整流回路６０に与えられる
ものとなっている。

このような構成であれば、光源４３、電気光学変調器６
３及び反射鏡６４からなる光照射機ｓＫ、よシ、先の実
施例と同様に相互に直交する方向に偏光された一対の偏
光光を、一定周期で交互にスケール４１上の目盛線４２
に照射することができる。しだがって、先の実施例と同
様な効果を奏する。また、前記チョッノ９５０等の機械
的に回転させる部品が不要とな夛、その構成の簡略化を
はかシ得る等の利点もある。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
な・い。例えば、前記光照射機構は被検査物体の下方側
に配置されると限るものではなく、祖検査物体の上方側
に配置し光照射機構を反射照明糸として用いることが可
能である。

また、光照射機構として、磁界の印加によシ偏光方向を
変える磁気光学変調器を用いることが可能である。さら
に、前記一対の偏光光を辿択する手段としては、前記チ
１．パ、電気光学変調器及び磁気光学変調器等に限定さ
れるものではなく、一対の一光光に対応する２つの光源
（半導体発行系子）を用い、これらの光源を交互に点灯
するようにしてもよい。また、前記偏光器としては偏光
板の代シに偏光プリズム、その他自然光を直線偏光に変
える素子であれば用いてもよい。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

ｔｉｐＪ１図及び第２図はそれぞれ従来の光電顕微鏡を
示す概略構成図、第３図に上記−ｉ亀顕微鋭における変
位−出力電圧特性を示す模式図、第４図は従来のンライ
メント信号検出装置を示す概略構成図、第５図は本発明
の一実施例に係わる固定スリット型光％顕微鏡を示す概
略本成図、第６図は上記実施例における照明用偏光光の
時間的変化を示す信号波形図、第７図（ａ）〜（ｃ）は
上記実施例に使用されカスリット及び偏光板を示す平面
図、第８図は他の実施例を示す概略構成図、第９図は上
記他の実施例に使用した電気光学変調器へ印加する抽圧
信号を示す信号波形図である。 ４１・・・スケール（被検査物体）、４２・・・目盛線
（線状）平ターン）、４３・・・光源、４４．４６・・
・ハーフミラ−１４５，４７，６４・・・反射鏡、４８
．４９・・・偏光板、５０・・・チョッパ、５ノ・・・
対物レンズ、５４・・・スリ、ト板、５４ｈ、５４ｂ・
・・スリット、５６ｍ、５６ｂ・・・偏光板（偏光器）
、５７・・・焦光レンズ、５８・・・光電替換素子、６
０・・・同期整流回路、６１・・・指示メータ（表示器
）、６２・・・フォトインタラプタ、６３・・・電気光
学変調器、６５・・・ドライバ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズに関して被検査物体上の線状ツクター
   ンと共投な位置に平行配負された一対のスリットと、相
   互に直交する偏光方向を有し上記スリ、トの前方或いは
   後方忙それぞれ配置された一対の偏光器と、前記被検査
   物体の線状ノ９ターンに上記偏光器の各偏光方向にそれ
   ぞれ対応して偏光された偏光光を一定の周期で交互に照
   射する光照射機構と、この光照射機構による前記被検査
   物体からの反射光或いは透過光を前記スリット及び偏光
   器を介して検出する光電変換素子と、この光電変換素子
   の検出信号を前記光照射機構による一対の偏光光の交互
   照射に同期して整流する同期整流回路と、この同期整流
   回路の出力信号を表示する表示器とを具備してなること
   を特徴とする固定スリ、ト型光電崩微鏡。
2. （２）　　前記光照射機構は、光源からの光を相互に直
   交する方向に偏光する一対の偏光器、これらの偏光器を
   介して得られる偏光光をチＷ、ピングするチョッノ！及
   びこのチ、、パによシ選択された偏光光を前記被検査物
   体の線状ノ母ターンに照射する光学系からなるものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定ス
   リット型元電、＃ｂ４微鏡。
3. （３）　　前記光照射機構は、電界印加により光源から
   の光を交互に直交する方向に偏光する電気光学変調素子
   、及びこの電気光学変調素子を介して得られる偏光光を
   前記被検査物体上の線状パターンに照射する光学系から
   なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の固定スリヅト型元電顕微鋭。
4. （４）　　前記光照射機構は、磁界印加によ多光源から
   の光を交互に直交する方向に偏光する磁気光生変１ｌＪ
   ｌ累子、及びこの磁気光字変調素子を介して得られる偏
   光光１に前記被検査物体上の線状ノ４ターンに照射する
   光学系からなるものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の固定スリット型光電顕微鏡。
5. （５）　　前記光照射機構は、交互に点灯される一対の
   半導体発光素子、これらの半導体発光素子からの光をそ
   れぞれ相互に直交する方向に偏光する一対の偏光器及び
   これらの偏光器を介して得られる偏光光を前記被検査物
   体上の線状パターンに照射する光学系からなるものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定ス
   リブ　ト型元−′顕微鋭。