CN1230873C - 位置偏移光学测定装置的调整装置和调整方法 - Google Patents

位置偏移光学测定装置的调整装置和调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在简化偏离相互重合位置测定装置的光学系统的调整操作。位置偏移光学测定装置由照射测定标记52的照明光学系统10、使从此测定标记反射的光聚焦，把测定标记的像成像的成像光学系统20、利用此成像光学系统，把成像的测定标记像进行拍摄的CCD摄象机30、由得到的图象信号测量测定标记位置偏移的图象处理装置35、进行自动聚焦调整的自动聚焦装置40构成。在此装置中按顺序进行自动聚焦调整、成像光学系统20的成像孔径光阑23的调整、第2物镜21的调整、照明光学系统10的照明孔径光阑12，从而实现测定误差调整。

Description

位置偏移光学测定装置的调整装置和调整方法
技术领域
本发明是关于位置偏移光学测定装置的发明，用于光学测定在半导体晶片光刻工序中，配准标记相对于晶片等被检验基板上制作的检测标记(相互重合的标记)中的衬底标记的位置偏移(重合位置的偏移)，具体说是进行此位置偏移光学测定装置的调整装置和方法的发明。
背景技术
半导体芯片制造工序之一的半导体晶片光刻工序中，要在晶片上分几个层次制成抗蚀图形。也就是在每个层次上，在已形成的图形(称为衬底图形)上相互重叠制成规定的抗蚀图形。此时，由于相对于衬底图形重叠制成的抗蚀图形的位置偏移，不能得到要求的性能，所以要求确定准确的相互重叠的位置。因此要求要在各形成抗蚀图形时，测定抗蚀图形相对衬底图形重合位置的偏移情况，用于测定这种偏移重合位置的装置大家都清楚(例如参照特开2000-77295号公报)。
测定偏移重合位置是在制成抗蚀图形时，在基板上的衬底标记上制成配准标记，预先做好测定标记，用位置偏移光学测定装置(测定相互重合位置偏移的装置)把照明光照射到测定标记上，同时用CCD摄象机等拍摄从反射光得到的测定标记像，把拍摄的像进行图象处理后，测定配准标记相对于衬底标记的相互重合位置偏移量。
可是在进行相互重合位置偏移的光学测定时，测定光学系统(也就是把照明光照射到测定标记上的照明光学系统和把来自测定标记的反射光聚焦成像的聚光光学系统)不可避免会产生像差，在测定视野内存在这样的像差，特别是存在相对于光轴非轴对称像差的话，会产生相互重合位置偏移测定值的测定误差TIS(系统误差(Tool InducedShift))。
由于测定的是有测定误差TIS的相互重合位置的偏移，所以存在不能准确测定位置偏移的问题。因此提出了在使用位置偏移光学测定装置进行位置偏移测定之前，要对此装置的测定光学系统使用的照明孔径光阑、成像孔径光阑、物镜等的位置进行调整，以减小测定误差TIS(例如参照特开2000-77295号公报)。
发明内容
可是很难通过调整照明孔径光阑、成像孔径光阑、物镜等这些调整因素中的某一个来去除测定误差TIS，必须把这几个调整因素适当组合进行调整，以去除测定误差TIS。而且由于这几个调整因素之间相互影响，使测定误差TIS产生微妙变化，所以还存在把这几个调整因素适当组合非常困难的问题。
再有在相互重合位置偏移测定装置的测定光学系统中，装有多个自动聚焦光学系统，用调整上述几个调整因素进行去除测定误差TIS的调整的同时，也要对自动聚焦光学系统进行调整，存在有使这些调整操作进一步复杂化的问题。
本发明就是针对这样的问题，目的是要简化相互重合位置偏移测定装置的测定光学系统的调整操作。本发明的另一个目的是使相互重合位置偏移测定装置的测定光学系统的调整操作自动进行。
为了达到上述目的，本发明的位置偏移光学测定装置由照射测定标记的照明光学系统、使从此测定标记反射的光聚焦，把测定标记的像成像的成像光学系统、利用此成像光学系统，把成像的测定标记像进行拍摄的摄像装置、对此摄像装置得到的图象信号进行处理，测量测定标记位置偏移的图象处理装置等构成；在该位置偏移光学测定装置中，调整装置的结构是可以进行构成照明光学系统和成像光学系统的几个光学要素的位置调整，使这几个光学要素的位置调整按规定的程序进行，实现测定误差调整。
可以用多根平行线状标记构成的L/S标记代替测定标记，以得到的QZ曲线为基础调整此测定误差。此QZ曲线是利用照明光学系统照射L/S标记，用成像光学系统把此反射光聚焦成像，用摄像装置把L/S标记像拍摄下来，用图象处理装置把得到的图象信号进行处理，求出表示L/S标记非对称性的Q值，使L/S标记沿光轴方向(Z方向)移动，得到此QZ曲线。
在本发明中作为进行位置调整的几个光学要素，包括组成照明光学系统的照明孔径光阑、组成成像光学系统的物镜和成像孔径光阑。用此调整装置进行调整时，先对成像孔径光阑的位置进行调整，其次是调整物镜的位置，最后调整照明孔径光阑的位置，通过成像孔径光阑位置的调整，进行使QZ曲线的凸的形状平坦化的调整，通过对物镜位置的调整，进行改变QZ曲线斜度的调整，通过对照明孔径光阑位置的调整，进行使QZ曲线在Q值方向的平行位移的调整。这些位置的调整也可以自动进行。
本发明的调整装置也有设置自动聚焦装置的情况，从成像光学系统中分出、利用成像光学系统成像，用上述摄像装置拍摄时进行自动聚焦调整。这种情况下，先用自动聚焦装置进行自动聚焦调整，其次调整成像孔径光阑的位置，第三调整物镜的位置，最后调整照明孔径光阑位置。这样的调整也可以自动进行。
最后进行完照明孔径光阑位置调整后，Q值没有在规定的范围内的情况下，按自动聚焦调整、成像孔径光阑位置调整、物镜位置调整和照明孔径光阑位置调整的顺序，再反复进行，调整到Q值处于规定的范围内。
最后进行完照明孔径光阑位置调整后，担心经过这样的调整自动聚焦的调整出现偏差，这种情况下希望用自动聚焦装置再一次进行自动聚焦调整。
另一方面，本发明还提供一种调整方法，在本发明位置偏移光学测定装置中，该装置包括照射测定标记的照明光学系统、使从此测定标记的反射光聚焦，把测定标记的像成像的成像光学系统、利用此成像光学系统，把成像的测定标记像进行拍摄的摄像装置、对摄像装置得到的图象信号进行处理，测量测定标记位置偏移的图象处理装置；本发明的调整方法按规定的顺序进行由照明光学系统和成像光学系统构成的几个光学要素的位置调整，实现测定误差调整。
附图简述
图1：表示本发明的调整位置偏移光学测定装置的结构示意图。
图2：表示在自动聚焦装置中成像状态的示意图。
图3：表示采用光学检测位置偏移的测定标记的平面图和断面图。
图4：表示上述测定标记旋转0度和180度位置的平面图。
图5：表示自动聚焦装置中的AF传感器成像状态的说明图。
图6：表示L/S标记的平面图和断面图，以及表示L/S标记像的图象信号强度曲线的曲线图。
图7：表示关于L/S标记像整体QZ曲线的曲线图。
图8：表示由于调整照明孔径光阑、成像孔径光阑和第2物镜21改变的QZ曲线特性的曲线图。
图9：表示按调整成像孔径光阑、调整第2物镜、调整照明孔径光阑的顺序进行的情况下，QZ曲线变化的曲线图。
图10：表示自动聚焦调整、成像孔径光阑调整、第2物镜调整、照明孔径光阑调整自动进行顺序的流程图。
图11：表示自动聚焦调整、成像孔径光阑调整、第2物镜调整、照明孔径光阑调整自动进行顺序的流程图。
标号说明
10    照明光学系统
12    照明孔径光阑
14    视场光阑
20    成像光学系统
16    第1光束分离器
22    第2物镜
23    成像孔径光阑
25    第2光束分离器
30    CCD摄象机
35    图象处理装置
40    自动聚焦装置
42    平行平面玻璃板
43    分光镜
45    柱面透镜
46    AF传感器
50    载物台
51    晶片
54    配准标记
60    L/S标记
实施例详述
下面参照附图对本发明的实施方案进行说明。图1表示本发明的位置偏移光学测定装置的一个示例。为了容易说明，在图1中设定垂直纸面的方向为X轴方向、向左右延伸的方向为Y方向、上下延伸的方向为Z方向。
图1所示的测定装置是测定晶片51上的测定标记52中配准标记偏离相互重合位置的，测定时晶片51放在可转动和水平移动(X-Y方向移动)、而且可上下移动(Z方向移动)的载物台50上。为了控制载物台的移动，设有载物台控制单元55。测定标记52在晶片51的衬底图形上，用光刻工艺制作规定的抗蚀图形时，例如如图3所示，在晶片51端部矩形状衬底标记53上作成矩形的配准标记54，用本发明的位置偏移光学测定装置测定配准标记54相对于衬底标记53的相互重合位置的偏移。
此位置偏移光学测定装置设置有用于使照明光照射测定标记52的照明光学系统10、使从测定标记来的反射光聚焦，使测定标记的像成像的成像光学系统20、拍摄此成像的测定标记像的摄像装置30、处理用摄像装置得到的图象信号的图象处理装置35、用摄像装置30控制对焦(控制聚焦)的自动聚焦装置40。
首先照明光学系统10设有照明光源11、照明孔径光阑12和聚焦透镜13，从照明光源11射出的照明光束通过照明孔径光阑12收拢成特定的光束，进入聚焦透镜13进行聚焦。用聚焦透镜13聚焦的照明光均匀照射在视场光阑14上。如图1中剖面线所示，视场光阑14带有一个长方形光阑开口S1。在图1中光阑开S1被放大了，如图所示，设置成相对于X轴、Z轴倾斜45度。在此照明光学系统10中，为了下面要讲到的测定误差调整，设置有调整照明孔径光阑12位置(X-Z方向的位置)的机构(图中没有表示)。
通过视场光阑14的视场开S1射出来的照明光射入中继透镜15，通过此照明中继透镜15以平行光束状态射入第1光束分离器16。在第1光束分离器16中反射的照明光射向下方，通过第1物镜17聚光，垂直照射在晶片51上的测定标记52上。其中视场光阑14和测定标记52在照明光学系统10中被预先设置成共轭位置。对于晶片51的测定标记52，用照明光照射对应于视场开口S1形状的长方形区域。
这样照明光照射包括测定标记52的晶片51表面，产生反射光，通过成像光学系统20导入摄像装置30。具体地说，此反射光通过第1物镜17变成平行光束，通过第1光束分离器16，用设置在第1光束分离器16上面的第2物镜21在一次成像面28上测定标记52成像。透过第1成像中继透镜22，用成像开口光阑23收拢成特定直径光束，通过第2成像中继透镜24在二次成像面29上使测定标记52成像。在此成像光学系统20中，为了下面要讲到的测定误差调整，分别设置有调整第2物镜21和成像开口光阑23的位置(X-Y方向的位置)的机构(图中没有表示)。
设置有CCD摄象机(摄像装置)30，要使此二次成像面29和摄像面31一致，测定标记52的像用CCD摄象机30拍摄。然后把CCD摄象机30得到的图象信号送到图象处理装置35，进行后面要介绍的信号处理。从此结构可以看出，测定标记52和摄像面31具有共轭的位置关系。
在成像光学系统20的一次成像面28的后面，设置有第2光束分离器25，在接受用第2光束分离器25分出的反射光照射的位置，设有自动聚焦装置40。在此自动聚焦装置40中，从第2光束分离器25分出的光束射入AF第1中继透镜41，变成平行光束，透过平行平面玻璃板42，使照明开口光阑12的像在分光镜43上成像。平行平面玻璃板42以与纸面垂直的轴42a为中心可进行倾斜调整，利用光折射使平行光束在图1的纸面上进行上下平行移动的调整。以此如后面要讲的那样，可以把相对于分光镜43的照明开口光阑12的像的中心与分光镜43的中心进行对中调整。
从第2光束分离25分出的光的分支其射出的光轴方向，如图1所示，为与照明光学系统10的光轴平行，而实际上第2光束分离器25被设置成相对于照明光学系统10，在X-Y平面倾斜45度。也就是在Z方向看(平面视图)，照明光学系统10的光轴和分支的光的光轴成45度。因此在经过从图1中的第2光束分离器25到分光镜43后，在狭缝S1中用箭头A表示的方向(把它称为测试方向)变成为上下的方向，用箭头B表示的方向(把它称为非测试方向)变成垂直图1纸面的方向。
这样一来，射入到分光镜43的平行光束被分成L1、L2两个光束，射入AF第2中继透镜44。在通过AF第2中继透镜44聚光后，在与图1纸面成直角的断面上，用表示成凸透镜形状的柱面透镜45会聚在非测试方向。由于柱面透镜45在纸面内的横方向上不具有折射能力，所以上述的两束光束LI、L2在测试方向(纸面内方向)由AF第2中继透镜44聚光，在由在线传感器组成的AF传感器46上分别形成光源像。
这样在AF传感器46上形成两个光源像，在图2中表示了成像位置比AF传感器46偏前的状态(图2(A))、在AF传感器上聚焦的状态(图2(B))、比AF传感器偏后的状态(图2(C))。如图2(B)所示，在两个光源像聚焦的状态下，预先进行位置设定，使晶片51的像在CCD摄象机30上聚焦，如果偏离了聚焦位置的话，AF传感器46上的两个光源像的中心位置P1、P2间的距离变窄或变宽。
例如从晶片51的像在CCD摄象机30上聚焦的状态，使放置晶片51的载物台50向下方移动的话，如图2(A)所示，成像位置比AF传感器46偏前，两个光源像的中心位置间距离变小。另一方面，从晶片51的像在CCD摄象机30上聚焦的状态，使放置晶片51的载物台50向上方移动的话，如图2(C)所示，成像位置比AF传感器46偏后，两个光源像的中心位置间距离变大。
AF传感器46的检测信号送到AF信号处理单元47，在这里算出AF传感器46上成像的两个光源像中心位置间的距离。然后把此中心间距离与预先测定并存储的聚焦状态下的中心间距离进行比较，计算出两个距离的差，作为焦点位置的信息输出给载物台控制单元55。也就是预先测定并存储晶片51的像在CCD摄象机30上聚焦状态下的在AF传感器46上两个光源像的中心间距离，它与实际检测出来的中心间距离的差是聚焦状态的差，把此差值作为焦点位置的信息传送给载物台控制单元55。然后在载物台控制单元55中，上下移动载物台50，以使上述的差值消失，使晶片51上下移动，使它的像在CCD摄象机中进行聚焦调整，也就是进行自动聚焦调整。
如图1所示，采用这样的自动聚焦调整的两个光源像，是从视场光阑14形成的非测试方向(B方向)长的狭缝S1出来的光束产生的。此时在非测试方向宽的光束L1、L2通过柱面透镜45聚焦在AF传感器46上。这样可以使从晶片51的表面的反射均匀化，以提高用AF传感器46检测的精度。
下面对用上述构成的位置偏移光学测定装置测定位置的偏移进行说明。为了测定位置的偏移，在晶片51上设有测定标记52。如图3所示，测定标记52是由在晶片51表面的矩形凹坑形成的衬底标记53、在光刻工序中形成的抗蚀图形和同时在衬底标记53上形成的抗蚀图形54组成。在光刻工序中配准标记54被设置在位于衬底标记53的中间，相对于衬底标记53配准标记54的位置偏移量对应于抗蚀图形对基板图形的相互重合位置的偏移量。因此如图3所示，把衬底标记53的中心线C1和配准标记54的中心线C2之间的间隔R作为相互重合位置偏移量，可以用上述组成的位置偏移光学测定装置测定。如图3所示的相互重合位置偏移量R是Y轴方向(横向)的位置偏移量，与它成直角的方向，也就是X轴方向(纵向)位置偏移量也可以同样测定。
这样进行测定标记52上的相互重合位置偏移量R的测定时，测定光学系统(也就是照明光学系统10和成像光学系统20)存在像差，特别是存在非轴对称像差的话，存在此相互重合位置偏移量R测定值中包括测定误差TIS的问题。关于此测定误差TIS要做简单的说明。如图4(A)和(B)所示，此测定是使测定标记52在0度和180度两个方向进行。也就是如图4(A)所示，首先在位于左侧的假想位置标记53a状态下，测量配准标记54相对衬底标记53的相互位置偏移量R0，然后如图4(B)所示，把测定标记52旋转180度，在位于右侧的假想位置标记53a状态下，测量相互位置偏移量R180，用下式计算测定误差TIS。
TIS＝(R0+R180)/2………………………………………………(1)
从式(1)可以看出，即使有配准标记54相对于衬底标记53的相互重合位置偏移量，用式(1)计算的测定误差TIS从理论上也应是零。可是在测定光学系统存在像差，特别是存在非轴对称像差的情况下，即使象前面所讲的那样把测定标记52旋转180度，由于并不意味此像差可转动，从(1)式的计算结果作为测定误差仅仅可以得到的是对应像差影响的值。
由于包括由这样的光学像差产生的测定误差TIS，用上述的位置偏移光学测定装置测定的是相互重合位置的偏移量R，所以不能正确地测定位置偏移量R。因此本发明的位置偏移光学测定装置中，要尽可能限制对上述测定误差TIS的影响来进行调整。再有还需要相对于自动聚焦装置40中的分光镜43进行对中调整，关于这样的调整在下面进行说明。
首先对自动聚焦装置40进行调整。如上所述，用分光镜43分成两个光束L1、L2时，两个光束L1、L2的光通量不相等的话，会担心自动聚焦调整不正确。因此两个光束L1、L2的光通量要相等，也就是要力求在分光镜43成像的照明开口光阑12的像的中心与分光镜43的中心一致。
图5(A)表示在AF传感器46上视场光阑14的狭缝S1成像的状态，如此图所示，两个像IM(L1)和IM(L2)成像。因此AF传感器46检测出这两个像，输出如图5(B)所示的曲线。用分光镜43分离不等，使两个光束L1、L2的光通量产生差别的话，如图5(B)所示，曲线信号的强度i(L1)和i(L2)产生差值Δi。这样就担心两个像的中心位置间的距离D测量不准。因此在检测出这样的信号强度差Δi时，要进行平行平面玻璃42的倾斜调整，以减小这个差值，要使射入到分光镜43的光束的中心光轴的位置，在图1上下方向上进行平移的调整，也就是进行使它与分光镜43的中心一致的调整。这样做使光束L1、L2的光通量相等的话，自动聚焦装置40的调整就完成了。
然后对影响测定误差TIS的问题进行调整。此调整是利用照明孔径光阑12、成像孔径光阑23和第2物镜21的位置调整实现。此调整是把图1所示装置中的晶片51换成具有如图6所示形状的L/S标记60的晶片，放在载物台50上，用照明光学系统10照射L/S标记60，用CCD摄象机30拍摄，把拍摄的L/S标记像进行图象处理。如图6(A)和(B)所示，此L/S标记60线宽3μm、台阶高差0.085μm(相当于照射光入的1/8)，间距6μm的平行延伸的多根线状标记61～67组成的标记。
用CCD摄象机30拍摄的L/S标记像，使用图象处理装置35进行处理，求图象信号强度的话，其曲线如图6所示。其中在各线状标记61～67的台阶高差的位置，信号强度降低，求在每个线状标记左右两侧的台阶高差位置的信号强度差ΔI，通过把它对所有线状标记61～67平均，求出表示L/S标记像的非对称性的Q值(Q＝1/7×∑(ΔI/I)×100(％))。然后使载物台50在上下方向(Z方向)移动，使L/S标记60在Z方向移动，对各高度位置(Z方向位置)求Ｑ值，求Q值的焦点特性的话，例如可以得到象图7所示的QZ曲线。
在图7中表示出两类QZ曲线，也就是QZ曲线(1)和QZ曲线(2)，在QZ曲线(1)的情况下，非轴对称的像差大，在QZ曲线(2)的情况下，非轴对称的像差小。因此认为要调整到象QZ曲线(2)那样。
下面对这样的调整(把它称为QZ调整)做简单的说明。此调整要通过上述的照明孔径光阑12、成像孔径光阑23和第2物镜21的位置调整来完成，图8表示各位置调整的QZ曲线变化特性。首先进行照明孔径光阑12的位置调整的话，如图8(A)中箭头A所示，是使QZ曲线上下平行移动的调整。如此图所示，各QZ曲线的Q的最大值，也就是把平行移动到Z轴所必须的移动量叫作位移量α。进行成像孔径光阑23的位置调整的话，如图8(B)中箭头B所示，是使QZ曲线凸的形状平坦化的调整，如此图所示，各QZ曲线的最大突出量称为突出量β。进行第2物镜21的位置调整的话，如图8(C)中箭头C所示，为使QZ曲线倾斜角度改变的调整。如此图所示，各QZ曲线的最大最小值的差称为倾斜量γ。
在本发明中，考虑随这样的调整引起的QZ曲线的变化特性，最好的调整是采用适当而且简单的调整方法。一般来说，只是在配置按设计值机械组合成图1所示的位置偏移光学测定装置的状态下，QZ特性是大而零乱的状态，例如图9中QZ(1)所示曲线的特性。为了要变成图7中所示QZ曲线(2)的状态，要进行如下顺序的调整。
首先要调整敏感度高的成像孔径光阑23。此调整如图8所示，是使凸的形状平坦化的调整，如图9中箭头B所示，是从QZ(2)表示的曲线调整到QZ(3)表示的曲线。此调整是相对于连接各QZ曲线两个端点的第1基准线BL(1)的突出量β，使其在规定的范围内(例如±0.5％以内)。
其次进行第2物镜21位置的调整。此调整是改变图8(C)所示的QZ曲线倾斜程度的调整，如图9箭头C所示，是进行使平坦化的曲线QZ(3)的倾斜程度变成QZ(4)所示水平的调整。此调整前用成像孔径光阑23位置的调整使QZ曲线平坦化(直线化)，所以有可能准确进行此倾斜调整。此调整是把相对于通过曲线QZ(4)中心位置的水平线的第2基准线BL(2)的倾斜量γ调整到规定范围内(例如±1.0％以内)。
通过上述两个调整变成QZ(4)表示的接近与Z轴平行的直线的状态，它与Z轴的间隔表示照明孔径光阑12位置的偏移量。再进行照明孔径光阑12位置调整，如图9箭头A所示，进行把呈水平状态的曲线QZ(4)从QZ(5)平移到QZ(6)的调整。此调整是使曲线QZ(6)的平移量α在规定范围内(例如±0.5％以内)。其结果可以得到QZ(6)表示的非轴对称的像差小的特性。
照明孔径光阑12的调整敏感度比另两个的调整敏感度(成像孔径光阑23和第2物镜21的调整敏感度)要小，照明孔径光阑12的位置即使有一些偏移，作为判断指标的平移量的变化也不大。因此如果不是在进行这两个调整以后的话，就很难正确判断照明孔径光阑12的调整量。正是由于这个原因才在最后进行照明孔径光阑12的调整。
在上述的调整中，由于照明光学系统10兼作自动聚焦装置40的光路，因照明孔径光阑12的调整要影响到自动聚焦装置40的调整，因此在进行上述调整后，要再一次进行自动聚焦装置40的调整(平行平面玻璃板42的倾斜调整)。
综上所述，自动聚焦装置40的调整和QZ调整要按以下顺序进行。
(1)自动聚焦装置40中的平行平面玻璃板42的倾斜调整；
(2)成像孔径光阑23的调整；
(3)第2物镜21的调整；
(4)照明孔径光阑12的调整；
(5)平行平面玻璃板42的倾斜调整。
经上述(1)～(4)的一次调整，用QZ曲线表示的特性中的Q值没有进入某个规定的规格内的情况下，要重复进行(1)～(4)的调整，直到能进入到规格内。
也可以使上述说明的调整自动进行，参照图10和图11的流程图来说明示例。再有在这两个图中用园圈起的A之间连接，构成一个流程图。
首先进行自动聚焦调整(S1步)。但是这正如文字表明的那样，本来就是自动进行的。其次进行成像孔径光阑23的调整(S2和S3步)。此调整是一边求QZ曲线，一边如图9中箭头B所示，进行从QZ(2)表示的曲线调整到QZ(3)表示的曲线。此调整是相对于连接各QZ曲线两个端点的第1基准线BL(1)的突出量β，使其在±1％以内。
再进行第2物镜21的位置调整(S4和S5步)。此调整是一边求QZ曲线，一边如图9中箭头C所示，是进行使平坦化的曲线QZ(3)的倾斜程度变成QZ(4)所示水平的调整。此调整是把相对于第2基准线BL(2)的倾斜量γ调整到2％以内。
然后进行照明孔径光阑12的位置调整(S6和S7步)。此调整是一边求QZ曲线，一边如图9中箭头A所示，进行把呈水平直线状态的曲线QZ(4)从QZ(5)平移到QZ(6)的调整。此调整是使平移量α在1％以内。
按上述调整一次后，由于照明孔径光阑12的调整，有可能使自动聚焦的调整偏离，在第8步中再一次进行自动聚焦调整。在进行以上调整时，要判断是否突出量β在±0.5％以内、倾斜量γ在1％以内、平移量α在0.5％以内，也就是要判断是否突出量β、倾斜量γ、平移量α在规定的范围以内(S9步)。在所规定的范围以内的话，就不再进行以上的调整，自动调整完成。
另一方面，不在所规定的范围以内的情况下，进行S10步以下的二次调整。此调整从S10步和S11步的成像孔径光阑23的调整开始，在此把QZ曲线的突出量β定为±0.5％以内。其次进入第S12步和S13步，进行第2物镜21的位置调整，在此把QZ曲线的倾斜量γ定为1％以内。再进入第S14步和S15步，进行照明孔径光阑12的位置调整，在此把QZ曲线的平移量α定为0.5％以内。
然后再一次进行自动聚焦调整(S16步)，在S17步中，要判断是否突出量β在±0.5％以内、倾斜量γ在1％以内、平移量α在0.5％以内，也就是要判断是否突出量β、倾斜量γ、平移量α在规定的范围以内。不在这样规定范围内的情况下，再次返回第S10步，进行上述的二次调整。确认在所规定的范围内的话，此自动调整结束。
如上所述，本发明是由调整装置和调整方法构成，本发明的位置偏移光学测定装置由照射测定标记的照明光学系统、使从此测定标记反射的光聚焦，把测定标记的像成像的成像光学系统、利用此成像光学系统，把成像的测定标记像进行拍摄的摄像装置、对此摄像装置得到的图象信号进行处理，测量测定标记位置偏移的图象处理装置等构成；在此位置偏移的图象处理装置中，可对构成照明光学系统和成像光学系统的多个光学要素的位置进行调整，并按所规定的顺序对该多个光学要素的位置进行调整，实现测定误差的调整。
采用本发明，按规定的顺序对照明孔径光阑、成像孔径光阑、物镜等的调整要素进行调整的话，也包括自动聚焦光学系统的调整，可以简单而且准确地进行调整，能去除测定误差TIS，并使其自动化也简单。

Claims (4)

1.位置偏移光学测定装置的调整方法，该位置偏移光学测定装置包括：照明光学系统，具有照明孔径光阑，照射放置在载物台上的基板上的测定标记；成像光学系统，具有由校准来自上述测定标记的反射光使之为平行光束的第1物镜、和使上述平行光束成像并在一次成像面上形成测定标记的像的第2物镜组成的物镜、以及成像孔径光阑，使从上述测定标记反射的光聚焦，把上述测定标记的像成像；摄像装置，利用上述成像光学系统，把成像的上述测定标记像进行拍摄；图象处理装置，对上述摄像装置得到的图象信号进行处理，测量上述测定标记位置偏移，其特征为：
将分别在上述照明孔径光阑、上述成像孔径光阑和上述物镜上设置的、进行各自的位置调整的位置调整装置，按照上述成像孔径光阑、上述物镜、上述照明孔径光阑的顺序调整，并进行测定误差调整。
2.如权利要求2所述的调整方法，其特征为：基于用多根平行线状的标记组成的L/S标记代替上述测定标记而得到的在各线状标记左右两侧的台阶高差的信号强度差的焦点特性，进行上述测定误差调整。
3.如权利要求2所述的调整方法，其特征为：用上述照明光学系统照射上述L/S标记，利用上述成像光学系统使反射光聚焦，用上述的摄像装置拍摄成像的上述L/S标记像，把得到的图象信号用上述的图象处理装置进行处理，求出表示上述L/S标记的非对称性的Q值，求出使上述L/S标记在光轴方向移动得到的上述的Q值的上述焦点特性。
4.如权利要求1到3中任一项所述的调整方法，其特征为：设置有自动聚焦装置，检测在上述成像光学系统中成像的像的成像状态，根据上述检测结果对上述载物台和上述成像光学系统的相对位置进行调整，
先用自动聚焦装置进行自动聚焦调整，第二进行上述成像孔径光阑位置调整，第三进行上述物镜位置调整，最后进行上述照明孔径光阑位置调整。
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