JP2000097633A - Device for detecting mark location and method for detecting mark location using the device - Google Patents

Device for detecting mark location and method for detecting mark location using the device

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JP2000097633A
JP2000097633A JP10271822A JP27182298A JP2000097633A JP 2000097633 A JP2000097633 A JP 2000097633A JP 10271822 A JP10271822 A JP 10271822A JP 27182298 A JP27182298 A JP 27182298A JP 2000097633 A JP2000097633 A JP 2000097633A
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JP
Japan
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mark
position detection
light beam
phase
interference measurement
Prior art date
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JP10271822A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Uehara
靖弘 上原
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the effects of intensity irregularity of the noise and illumination of an optical system. SOLUTION: A device for detecting mark locations includes a light source 1 to generate coherent luminous flux, a half mirror 3 to divide the coherent luminous flux into reference luminous flux and luminous flux for measurement and to synchronize the return light of the above-mentioned reference luminous flux and the return light of the above-mentioned luminous flux for measurement, an objective lens 4 to guide the above-mentioned luminous flux for measurement to a mark 6 for location detection formed on a substrate 5, a Z-stage 13 on which the substrate 5 is placed, a Z-state control device 17 connected to the Z-stage 13, a CCD camera 11 to pick up the image of the luminous flux synthesized by the half mirror 3, and a computing means 12 for computing an interference image obtained by the CCD camera 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観察物体に形成さ
れた位置検出用マークの位置を高精度に検出するマーク
位置検出装置およびこれを用いたマーク位置検出方法に
関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a mark position detecting device for detecting a position of a position detecting mark formed on an observation object with high accuracy, and a mark position detecting method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、観察物体に形成された位置検出用
マークの位置を検出する方法としては、例えば特開平9
−283580号公報に開示されているようなものがあ
る。この方法では、まず、観察物体であるウエハー上に
重ね合わせて形成された2つの大きさの異なる測定用マ
ークの顕微鏡像を撮像した後、これをデジタル画像に変
換し、画像処理を行う。そして、ウエハー上の各エッジ
の位置を決定して各測定用マークの位置を決定し、それ
ぞれを重ね合わせて誤差を測定するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of detecting the position of a position detection mark formed on an observation object, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
There is one as disclosed in Japanese Patent Application No. -283580. In this method, first, a microscope image of two measurement marks having different sizes formed by being superimposed on a wafer as an observation object is captured, and then converted into a digital image, and image processing is performed. Then, the position of each edge on the wafer is determined to determine the position of each measurement mark, and the errors are measured by superimposing them.

【0003】また、特開平9−134863号公報に示
されているような方法がある。この方法は、観察物体で
ある基板上のマークを検出する光学系として位相差顕微
鏡を用い、得られた強度像に信号処理を行い、マーク位
置を決定するものである。さらに、特開平7−2392
12号公報に示されているように、凹凸マークの位置検
出にいわゆる微分干渉顕微鏡を用いる方法もある。
Further, there is a method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-148663. In this method, a phase difference microscope is used as an optical system for detecting a mark on a substrate, which is an observation object, and signal processing is performed on the obtained intensity image to determine a mark position. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 7-2392
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 12, there is also a method of using a so-called differential interference microscope for detecting the position of a concave / convex mark.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】通常の強度像(暗視野
像)を基にマーク位置の検出を行う方法では、実際の観
察物体の構造変化に対してなだらかな変化を示す強度像
に画像処理を行って検出するため、得られる分解能には
限界がある。また、同一の材質からなるマークや、マー
クの段差が小さい場合に検出感度が低くなるという問題
も生じる。
In a method of detecting a mark position based on a normal intensity image (dark field image), image processing is performed on an intensity image showing a gradual change with respect to an actual structural change of an observed object. , The resolution obtained is limited. In addition, there is a problem that the detection sensitivity is reduced when the mark is made of the same material or when the step of the mark is small.

【0005】そこで、このような同一材質や小さい段差
のマークに対しても高い検出感度を確保するために、位
相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡を用いることが考えられ
る。しかし、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡を用いる場
合、検出感度は向上するものの、検出物体の位相情報を
強度情報に変換するため、観察物体上の面内分解能は通
常の強度像を用いる方法と同程度にとどまる。さらに、
微分干渉顕微鏡を用いる方法では、検出感度に方向性が
あるという問題がある。また、何れの顕微鏡を用いた検
出方法においても強度情報と位相情報との完全な分離は
行えず、光学系のノイズや照明の強度ムラの影響を受け
やすいという問題が残る。
Therefore, in order to ensure high detection sensitivity even for such marks having the same material or a small step, it is conceivable to use a phase contrast microscope or a differential interference microscope. However, when using a phase contrast microscope or differential interference microscope, although the detection sensitivity is improved, the in-plane resolution on the observed object is the same as that using a normal intensity image because the phase information of the detected object is converted into intensity information. Stay on the order. further,
The method using the differential interference microscope has a problem that the detection sensitivity has a direction. Further, in any of the detection methods using the microscope, the intensity information and the phase information cannot be completely separated, and the problem remains that the information is easily affected by the noise of the optical system and the intensity unevenness of the illumination.

【0006】そこで、本発明は上記のような従来技術の
有する問題点に鑑み、光学系のノイズや照明の強度ムラ
の影響を受けないマーク位置検出装置およびこれを用い
た検出方法を提供することを目的とする。さらに、高分
解能でマーク位置検出を行うことが可能な位置検出装置
およびこれを用いた検出方法を提供することも目的とし
ている。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a mark position detecting apparatus which is not affected by noise of an optical system or unevenness of illumination intensity, and a detecting method using the same. With the goal. It is still another object of the present invention to provide a position detection device capable of detecting a mark position with high resolution and a detection method using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるマーク位置検出装置は、可干渉性光束
を発生させる手段と、前記可干渉性光束を参照光束と測
定用光束とに分割する光束分割手段と、前記測定用光束
を観察物体に形成された位置検出用マークに導く対物光
学系と、前記測定用光束と前記参照光束とを合成する光
束合成手段と、この光束合成手段により合成された光束
を撮像する手段とを有する干渉測定装置と、この干渉測
定装置により得られた干渉測定結果を演算処理して前記
位置検出用マークの位相像を形成する手段を有する干渉
測定結果解析装置と、前記位相像から前記位置検出用マ
ークの位置を決定する演算手段を有する位相像演算装置
と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a mark position detecting apparatus according to the present invention comprises: means for generating a coherent light beam; and dividing the coherent light beam into a reference light beam and a measuring light beam. Beam splitting means, an objective optical system that guides the measurement light beam to a position detection mark formed on the observation object, a light beam synthesis means that synthesizes the measurement light beam and the reference light beam, and the light beam synthesis means. Interference measurement result analysis having an interference measurement device having means for imaging a combined light beam, and means for performing arithmetic processing on the interference measurement result obtained by the interference measurement device to form a phase image of the position detection mark And a phase image calculation device having calculation means for determining the position of the position detection mark from the phase image.

【0008】そして、本発明の検出装置では、前記干渉
測定装置において前記位置検出用マークに対して干渉測
定を行う干渉測定過程を実行し、前記干渉測定結果解析
装置において前記干渉測定過程で得られた干渉測定結果
を解析して前記位置検出用マークの位相像を形成する干
渉測定結果解析過程を実行し、前記位相像演算装置にお
いて前記干渉測定結果解析過程で得られた位相像の演算
を行い、前記位置検出用マークの観察物体面上での位置
を決定する。
In the detection device according to the present invention, the interference measurement device executes an interference measurement process of performing interference measurement on the position detection mark, and the interference measurement result analysis device obtains the interference measurement process. Performing an interference measurement result analysis step of analyzing the obtained interference measurement result to form a phase image of the position detection mark, and calculating the phase image obtained in the interference measurement result analysis step in the phase image calculation device. The position of the position detection mark on the observation object plane is determined.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明は、可干渉性光束を発生さ
せる手段と、前記可干渉性光束を参照光束と測定用光束
とに分割する光束分割手段と、前記測定用光束を観察物
体に形成された位置検出用マークに導く対物光学系と、
前記測定用光束と前記参照光束とを合成する光束合成手
段と、この光束合成手段により合成された光束を撮像す
る手段とを有する干渉測定装置と、この干渉測定装置に
より得られた干渉測定結果を演算処理して前記位置検出
用マークの位相像を形成する手段を有する干渉測定結果
解析装置と、前記位相像から前記位置検出用マークの位
置を決定する演算手段を有する位相像演算装置とにより
構成した検出装置を用いることにより可能となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a means for generating a coherent light beam, a light beam splitting means for splitting the coherent light beam into a reference light beam and a measurement light beam, and applying the measurement light beam to an observation object. An objective optical system for guiding to the formed position detection mark,
A light beam combining unit that combines the measurement light beam and the reference light beam, an interference measurement device having a unit that captures an image of the light beam combined by the light beam combination unit, and an interference measurement result obtained by the interference measurement device. An interference measurement result analysis device having means for performing arithmetic processing to form a phase image of the position detection mark, and a phase image calculation device having operation means for determining the position of the position detection mark from the phase image It becomes possible by using the detecting device described above.

【0010】具体的には、前記干渉測定装置において前
記位置検出用マークに対して干渉測定を行う干渉測定過
程を実施し、前記干渉測定結果解析装置において前記干
渉測定過程で得られた干渉測定結果を解析して前記位置
検出用マークの位相像を形成する干渉測定結果解析過程
を実施し、前記位相像演算装置において前記干渉測定結
果解析過程で得られた位相像の演算を行い、前記位置検
出用マークの観察物体面上での位置が決定できる。そし
て、この検出方法によれば、観察物体に形成された位置
検出用マークの位置検出において、干渉像から強度情報
を分離した位相情報を測定することになるので、照明の
強度ムラ等の影響を受けないマーク位置検出が可能にな
る。
Specifically, the interference measurement device performs an interference measurement step of performing interference measurement on the position detection mark, and the interference measurement result analysis device performs an interference measurement result obtained in the interference measurement process. To perform a phase measurement result analysis process of forming a phase image of the position detection mark, and calculate the phase image obtained in the phase measurement analysis process in the phase image calculation device, The position of the use mark on the observation object plane can be determined. According to this detection method, in detecting the position of the position detection mark formed on the observation object, phase information obtained by separating the intensity information from the interference image is measured. It is possible to detect a mark position that is not received.

【0011】さらに、本発明の方法でマーク位置検出を
行う場合、観察物体に形成する位置検出用のマークは位
相特異点が発生するような形状であることが好ましい。
観察物体の表面に光学物性的不連続点(段差または異な
る2つの物質の境界等)が存在する場合、その近傍に位
相特異点が発生することが、例えば、C.Bouwhius,et.a
l,"Principles of Optical Disc Systems",Intern,Tren
s inOptics, Acad.Press (1991) に示されている。位相
特異点とは、光強度が0になる点である。位相特異点で
は位相の値が不定となり、その近傍では位相の値が急激
に変化する。
Further, when the mark position is detected by the method of the present invention, it is preferable that the position detection mark formed on the observation object has a shape such that a phase singularity is generated.
When an optical property discontinuity point (a step or a boundary between two different substances, etc.) exists on the surface of the observation object, a phase singularity may be generated in the vicinity of the discontinuity point. For example, C. Bouwhius, et.a
l, "Principles of Optical Disc Systems", Intern, Tren
s inOptics, Acad. Press (1991). The phase singularity is a point where the light intensity becomes zero. At the phase singular point, the value of the phase becomes indefinite, and the value of the phase changes abruptly in the vicinity thereof.

【0012】また、本発明者が行ったシミュレーション
によれば、観察物体の構造および材質によっては位相
特異点が発生しない場合があること、位相特異点が発
生する場合にも必ずしも観察物体上に焦点が合ったとき
に現れるわけではないこと、が判明した。以下に、この
シミュレーションのモデルと、シミュレーションの結果
について示す。
According to the simulation performed by the inventor, the phase singularity may not be generated depending on the structure and the material of the observation object. It did not appear when they met. Hereinafter, a model of the simulation and a result of the simulation will be described.

【0013】図9にシミュレーションに用いた観察物体
のモデルを示す。このモデルは酸化シリコン(SiO2) 基
盤31上に、2μmの周期で、幅1.5μm、間隔0.
5μm、厚さ0.2μmの窒化シリコン(Si3N4) 膜32
を形成したものである。また、酸化シリコン基板31の
屈折率n(SiO2) を1.5、窒化シリコン膜32の屈折
率n(Si3N4) を2とした。そして、この観察物体に対し
て、上方から波長λが0.63μmで溝33に沿って平
行(紙面に垂直な方向)な電場をもつ偏光の平面波を垂
直に入射させる。この状態で、観察物体を開口数が0.
9の対物レンズで観察すると、酸化シリコン基盤31の
上面から下側へ約0.08μmの位置に焦点を合わせた
時に特異点が現れる。
FIG. 9 shows a model of an observation object used in the simulation. This model has a period of 2 μm, a width of 1.5 μm, and an interval of 0.1 μm on a silicon oxide (SiO 2 ) substrate 31.
Silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 32 having a thickness of 5 μm and a thickness of 0.2 μm
Is formed. The refractive index n (SiO 2 ) of the silicon oxide substrate 31 was 1.5, and the refractive index n (Si 3 N 4 ) of the silicon nitride film 32 was 2. Then, a plane wave of polarized light having a parallel electric field (in a direction perpendicular to the paper surface) having a wavelength λ of 0.63 μm and a parallel (perpendicular to the paper) is vertically incident on the observation object along the groove 33 from above. In this state, the observation object has a numerical aperture of 0.
Observation with the objective lens No. 9 reveals that a singular point appears when focusing on a position of about 0.08 μm downward from the upper surface of the silicon oxide substrate 31.

【0014】図10は図9に示した観察物体に対して、
位相特異点が現れる上下方向の位置z0 から±0.4μ
mの範囲内を開口数が0.9の対物レンズの焦点位置を
0.1μm毎に変化させたときに、前記対物レンズによ
って測定される位相分布の変化の様子を示したグラフで
ある。このグラフ中、縦軸は位相を、横軸は観察物体面
の段差の横方向の位置を示す。また、z0+は位相特異点
のごく僅か上方の位置を、z0-は特異点のごく僅か下方
の位置を示している。このz0+やz0-において位相の値
がほぼ垂直に変化している部分に対応する横軸の点が位
相特異点が発生する観察物体面上の位置を表している。
FIG. 10 shows the observed object shown in FIG.
± 0.4μ from the vertical position z 0 where the phase singularity appears
10 is a graph showing a state of a change in a phase distribution measured by the objective lens when the focal position of an objective lens having a numerical aperture of 0.9 is changed every 0.1 μm within the range of m. In this graph, the vertical axis indicates the phase, and the horizontal axis indicates the horizontal position of the step on the observation object surface. Z 0+ indicates a position slightly above the phase singularity, and z 0− indicates a position slightly below the singularity. A point on the horizontal axis corresponding to a portion where the phase value changes substantially vertically in z 0+ and z 0− represents the position on the observation object plane where the phase singularity occurs.

【0015】図10のグラフから明らかなように、対物
レンズの焦点位置が上方からz0 を経て下方へ移動する
と、位相特異点の位置z0 における位相の飛びが、+1
80°から−180°へと変化する。これは、位相の飛
びが+180°と−180°とで数学的に等価であるこ
とに起因する。但し、位相軸の原点は任意に設定できる
ので、ここでは説明の都合上、図11に示すように、A
点をz0 における位相特異点での位相の飛びの根元とし
た。なお、図11は図10の部分拡大図である。
As is clear from the graph of FIG. 10, when the focal position of the objective lens moves downward from above through z 0 , the phase jump at the position z 0 of the phase singularity increases by +1.
It changes from 80 ° to -180 °. This is because the phase jumps are mathematically equivalent at + 180 ° and −180 °. However, since the origin of the phase axis can be set arbitrarily, here, for convenience of explanation, as shown in FIG.
The point was taken as the root of the phase jump at the phase singularity at z 0 . FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG.

【0016】図10または図11に示したグラフにおい
て、対物レンズの合焦点がz0 およびその近傍にある場
合、急峻な位相の変化がみられる。理論的には位相特異
点の大きさは無限小である。しかし、対物レンズの合焦
点がz0 から僅かにずれた場合、例えばz0 から上に
0.1μmずれた場合でも、位相の値が150°から3
0°に変化する幅が0.05μm以下という急峻な変化
を示す。これは対物レンズの強度像の分解能(0.61
・λ/NA=0.4μm)に比べて遙に小さい値であ
る。したがって、観察物体に形成する位置検出用マーク
を位相特異点が発生する形状にし、この位相特異点を観
察するようにすれば、通常の光学系の分解能を遙に越え
た高分解能での測定が可能になる。
In the graph shown in FIG. 10 or FIG. 11, when the focal point of the objective lens is at z 0 and its vicinity, a sharp phase change is observed. Theoretically, the size of the phase singularity is infinitesimal. However, even when the focal point of the objective lens slightly deviates from z 0 , for example, when the focal point deviates from z 0 by 0.1 μm, the phase value is changed from 150 ° to 3 °.
It shows a steep change in which the width of change to 0 ° is 0.05 μm or less. This is the resolution of the intensity image of the objective lens (0.61
.Lambda. / NA = 0.4 .mu.m). Therefore, if the position detection mark formed on the observation object is shaped to generate a phase singularity, and this phase singularity is observed, high-resolution measurement far exceeding the resolution of a normal optical system can be performed. Will be possible.

【0017】前述のシミュレーションの結果をさらに詳
細に検討した結果、観察物体面上における位相特異点の
発生位置は必ずしも観察物体の光学物性的不連続点と一
致するわけではないことも判明した。このため、位相特
異点の発生位置をもってマーク位置と判定すると、その
ずれた分ごく僅かではあるが誤差が生じる。そこで、こ
のような不具合を解消するためには、位置検出用マーク
を含む観察物体において、光軸に平行な対称軸に関して
対称となる形状の断面が少なくとも1つ以上存在してい
ることが好ましい。すなわち、図9に示したように、観
察物体の断面が光軸に平行な対称軸Bに関して左右対称
になっていることが好ましい。なぜなら、このように形
成された位置検出マークの測定を行うと、得られる位相
像も対称となる。すなわち、位相特異点の発生位置が光
学物性的不連続点からごく僅かずれるとしても対称軸を
中心として対称にずれることになる。よって、位相特異
点の発生位置の平均をマーク位置と捉えれば誤差のない
高分解能での位置検出が可能になる。
As a result of examining the results of the above simulation in more detail, it has been found that the position where the phase singularity occurs on the surface of the observation object does not always coincide with the optical physical discontinuity of the observation object. For this reason, if the mark position is determined based on the occurrence position of the phase singularity, an error is generated, albeit slightly, by the deviation. Therefore, in order to solve such a problem, it is preferable that the observation object including the position detection mark has at least one or more cross sections having a shape symmetrical with respect to a symmetry axis parallel to the optical axis. That is, as shown in FIG. 9, it is preferable that the cross section of the observation object is symmetrical about the symmetry axis B parallel to the optical axis. Because, when the position detection mark thus formed is measured, the obtained phase image is also symmetric. In other words, even if the occurrence position of the phase singularity is very slightly shifted from the optical property discontinuity, it will be symmetrically shifted about the axis of symmetry. Therefore, if the average of the occurrence positions of the phase singularities is regarded as the mark position, the position can be detected with high error-free resolution.

【0018】さらに、本発明の装置の位相像演算装置に
位相像を2値化する手段を備え、かかる装置による検出
手順に位相像の2値化を行う過程を付加すれば、より短
時間で位置検出用マークの観察物体面上における位置を
求めることが可能になる。また、位相像の2値化を行う
ことに代えて位相像の微分値をとる方法を採用しても、
短時間で位置検出用マークの観察物体面上における位置
を求めることができる。また、位置検出用マークを複数
のマークを重ね合わせて形成し、それぞれのマーク位置
を検出すれば、各マーク間のずれを検出することもでき
る。加えて、位置検出用マークの形状を正方形にすれ
ば、直交する2方向の位置ずれを検出することが容易に
なる。
Further, if the phase image calculation device of the apparatus of the present invention is provided with a means for binarizing the phase image, and a step of binarizing the phase image is added to the detection procedure by such a device, it can be performed in a shorter time. The position of the position detection mark on the observation object plane can be obtained. Further, even if a method of taking the differential value of the phase image is adopted instead of performing the binarization of the phase image,
The position of the position detection mark on the observation object plane can be obtained in a short time. Further, if the position detection mark is formed by superimposing a plurality of marks and the respective mark positions are detected, it is possible to detect a shift between the marks. In addition, if the shape of the position detection mark is square, it is easy to detect positional deviation in two orthogonal directions.

【0019】本発明の装置において、位置検出用マーク
の撮像手段への投影倍率をmとしたときに、位置検出用
マークは撮像手段にm倍の寸法で投影される。位置検出
用マークの位置を分解能Δで検出するためには、検出さ
れる干渉縞をm×Δと同程度かこれよりも小さい間隔毎
に撮像する必要がある。したがって、撮像素子の配置間
隔d、位置検出用マークの撮像手段への投影倍率m、マ
ーク位置検出に必要とされる分解能Δの間に、 d≦m×Δ ・・・・(1) の関係が成立している必要がある。実際には、必要とさ
れる分解能Δと撮像素子の配置間隔dが先に決まること
が多いので、大方の場合、 m≧d/Δ ・・・・(2) を満たすように、投影倍率mを調節することになる。
In the apparatus of the present invention, when the projection magnification of the position detection mark onto the image pickup means is m, the position detection mark is projected onto the image pickup means at a size of m times. In order to detect the position of the position detection mark with the resolution Δ, it is necessary to image the detected interference fringes at intervals equal to or smaller than m × Δ. Accordingly, the following relationship is established between the arrangement distance d of the image sensor, the projection magnification m of the position detection mark onto the imaging means, and the resolution Δ required for mark position detection: d ≦ m × Δ (1) Must be established. In practice, the required resolution Δ and the arrangement interval d of the image sensor are often determined first, so that in most cases, the projection magnification m is set so as to satisfy m ≧ d / Δ (2) Will be adjusted.

【0020】関係式(2) が成立してはじめて、位置検出
用マークの検出方法において要求される分解能Δと同程
度かそれ以下の微小な領域の位相変化を求めることがで
きるようになる。したがって、関係式(2) が成立するこ
とにより、位相像を高分解能で測定することができ、ひ
いては高分解能でのマーク位置検出が可能になる。
Only when the relational expression (2) is satisfied, it becomes possible to obtain a phase change in a minute area which is about the same as or less than the resolution Δ required in the position detection mark detection method. Therefore, when the relational expression (2) is satisfied, the phase image can be measured with high resolution, and the mark position can be detected with high resolution.

【0021】ところで、位相特異点が出現するか否か
は、位置検出用マークの形状や光源から発せられる照明
光の波長等のパラメータにより決まる。したがって、あ
る形状の位置検出用マークに対して、ある波長の光で照
明した場合には位相特異点が発生して、他の波長の光で
は発生しないという状況もあり得る。このため、単一波
長の照明光のみを用いた場合、位相特異点が発生する位
置検出マークの形状は限られてしまうことになる。よっ
て、本発明の装置では、異なる複数の波長の可干渉光束
の中から任意の1つの波長を選択できるようにして、様
々な形状の位置検出用マークの位置検出を可能にしてい
る。
Whether or not a phase singular point appears depends on parameters such as the shape of the position detection mark and the wavelength of illumination light emitted from the light source. Therefore, there may be a situation in which when a position detection mark having a certain shape is illuminated with light of a certain wavelength, a phase singularity is generated and is not generated with light of another wavelength. For this reason, when only the illumination light of a single wavelength is used, the shape of the position detection mark where the phase singularity occurs is limited. Therefore, in the apparatus of the present invention, any one wavelength can be selected from the coherent light beams having a plurality of different wavelengths, thereby enabling position detection of position detection marks having various shapes.

【0022】以下、実施例を示し、本発明を詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0023】第1実施例 図1は本実施例にかかるマーク位置検出装置の構成を示
す図である。図1に示すように、本実施例の装置は、ヘ
リウムネオンレーザー光源1と、集光レンズ2と、集光
レンズ2を透過した光源1からの光束を第1の光束と第
2の光束とに分割するためのハーフミラー3を備えてい
る。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mark position detecting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the apparatus of the present embodiment includes a helium-neon laser light source 1, a condensing lens 2, and a light beam from the light source 1 transmitted through the condensing lens 2 as a first light beam and a second light beam. And a half mirror 3 for dividing the light into a half mirror.

【0024】ハーフミラー3で分割された第1の光束の
光路上には、無限遠設計の対物レンズ4と、Zステージ
13を配置する。対物レンズ4は集光レンズ2による第
1の光束の集光位置が対物レンズ4の瞳側面上にくるよ
う配置する。また、Zステージ13上には、位置検出用
マーク6が形成された基板5を載置する。Zステージ1
3にはZステージ制御装置17が接続されている。な
お、図中、z方向は対物レンズ4の光軸に沿う方向を示
す。
An objective lens 4 of infinity design and a Z stage 13 are arranged on the optical path of the first light beam split by the half mirror 3. The objective lens 4 is arranged such that the position where the first light beam is condensed by the condenser lens 2 is on the pupil side surface of the objective lens 4. The substrate 5 on which the position detection marks 6 are formed is placed on the Z stage 13. Z stage 1
3 is connected to a Z stage control device 17. In the drawing, the z direction indicates a direction along the optical axis of the objective lens 4.

【0025】一方、第2の光束の光路上には、無限遠設
計の対物レンズ7と、参照ミラー8を配置する。対物レ
ンズ7は、集光レンズ2による第2の光束の集光位置が
対物レンズ7の瞳面上にくるように配置する。参照ミラ
ー8の裏側には、参照ミラー8を対物レンズ7の光軸に
沿う方向へ移動させるためのピエゾ素子9を接続する。
なお、このピエゾ素子9は図示しないピエゾ素子駆動装
置により制御される。
On the other hand, an objective lens 7 of infinity design and a reference mirror 8 are arranged on the optical path of the second light beam. The objective lens 7 is arranged such that the position where the second light beam is focused by the condenser lens 2 is on the pupil plane of the objective lens 7. A piezo element 9 for moving the reference mirror 8 in a direction along the optical axis of the objective lens 7 is connected to the back side of the reference mirror 8.
The piezo element 9 is controlled by a piezo element driving device (not shown).

【0026】さらに、位置検出用マーク6からの戻り光
と参照ミラー8からの戻り光がハーフミラー3により合
成された後に辿る光路上に、結像レンズ10を配置し、
結像レンズ10の後側焦点位置にCCDカメラ11の受
像面が位置するようにCCDカメラ11を配置する。な
お、結像レンズ10におけるCCDカメラ11側の焦点
位置を後側焦点位置という。また、CCDカメラ11に
は演算手段12が接続され、CCDカメラ11で撮像さ
れた像の演算が行えるようになっている。
Further, an imaging lens 10 is arranged on an optical path which is traced after the return light from the position detection mark 6 and the return light from the reference mirror 8 are combined by the half mirror 3,
The CCD camera 11 is arranged so that the image receiving surface of the CCD camera 11 is located at the rear focal position of the imaging lens 10. The focal position of the imaging lens 10 on the side of the CCD camera 11 is referred to as a rear focal position. In addition, the CCD camera 11 is connected to a calculating means 12 so that the image picked up by the CCD camera 11 can be calculated.

【0027】以上のように構成された本実施例のマーク
位置検出装置において、光源1から射出された光束は集
光レンズ2により集光され、ハーフミラー3に入射し、
第1の光束と第2の光束とに分割される。ハーフミラー
3で反射されることにより分割された第1の光束は、対
物レンズ4の瞳面に集光し、対物レンズ4により平行光
束に変換され、基板5上の位置検出用マーク6を照明す
る。位置検出用マーク6からの戻り光は、再度対物レン
ズ4を透過してハーフミラー3に入射する。一方、ハー
フミラー3を透過することにより分割された第2の光束
は、対物レンズ7の瞳面に集光し、対物レンズ7により
平行光束に変換され、参照ミラー8を照明する。参照ミ
ラー8からの戻り光は、再度対物レンズ7を透過してハ
ーフミラー3に入射する。
In the mark position detecting device of the present embodiment configured as described above, the light beam emitted from the light source 1 is condensed by the condensing lens 2 and is incident on the half mirror 3.
It is split into a first light beam and a second light beam. The first light beam split by being reflected by the half mirror 3 is condensed on the pupil plane of the objective lens 4 and converted into a parallel light beam by the objective lens 4 to illuminate the position detection mark 6 on the substrate 5. I do. The return light from the position detection mark 6 passes through the objective lens 4 again and enters the half mirror 3. On the other hand, the second light beam split by passing through the half mirror 3 is condensed on the pupil plane of the objective lens 7, converted into a parallel light beam by the objective lens 7, and illuminates the reference mirror 8. The return light from the reference mirror 8 passes through the objective lens 7 again and enters the half mirror 3.

【0028】位置検出用マーク6からの戻り光と参照ミ
ラー8からの戻り光は、ハーフミラー3で合成され、結
像レンズ10に入射してCCDカメラ11の受像面上に
集光され、CCDカメラ11により干渉縞が撮像され
る。このとき、ピエゾ素子9により参照ミラー8を対物
レンズ7の光軸に沿う方向へ微小量移動させて、第1の
光束と第2の光束との位相差を変化させて複数の干渉縞
を生成した像を取り込むことにより位置検出用マーク6
の位相像を測定することができる(位相シフト測定)。
位相シフト測定における測定結果から位相像を計算する
方法等は公知であるため、ここでの説明は省略する。
The return light from the position detection mark 6 and the return light from the reference mirror 8 are combined by the half mirror 3, enter the imaging lens 10, and are condensed on the image receiving surface of the CCD camera 11. The interference fringe is imaged by the camera 11. At this time, the reference mirror 8 is moved by a small amount in the direction along the optical axis of the objective lens 7 by the piezo element 9 to change the phase difference between the first light beam and the second light beam to generate a plurality of interference fringes. The position detection mark 6 is obtained by capturing the
Can be measured (phase shift measurement).
A method of calculating a phase image from a measurement result in the phase shift measurement is known, and thus a description thereof will be omitted.

【0029】次に、位置検出用マーク6の構造を図2
(a),(b)に基づき説明する。図2(a)は図1に
示された対物レンズ4側から見た位置検出用マーク6が
形成された基板5の形状を示す図である。また、図2
(b)は図1に示したx−z方向およびy−z方向に沿
う位置検出用マーク6を含む基板5の断面形状を示す図
である。図2(a),(b)に示すように、位置検出用
マーク6は基板5の表面中央部に形成された正方形の窪
みであり、位置検出用マーク6が形成された基板5はx
−z断面およびy−z断面において光軸に平行な対称軸
Bに関して対称な断面形状を有する。位置検出用マーク
6は位相特異点が発生する形状に形成することが好まし
い。
Next, the structure of the position detecting mark 6 is shown in FIG.
A description will be given based on (a) and (b). FIG. 2A is a diagram showing the shape of the substrate 5 on which the position detection marks 6 are formed as viewed from the objective lens 4 shown in FIG. FIG.
2B is a diagram illustrating a cross-sectional shape of the substrate 5 including the position detection marks 6 along the xz direction and the yz direction illustrated in FIG. 1. As shown in FIGS. 2A and 2B, the position detection mark 6 is a square depression formed in the center of the surface of the substrate 5, and the substrate 5 on which the position detection mark 6 is formed is x.
It has a cross-sectional shape that is symmetrical about a symmetry axis B parallel to the optical axis in the −z cross section and the yz cross section. It is preferable that the position detection mark 6 is formed in a shape in which a phase singularity occurs.

【0030】以下、測定手順について説明する。測定を
行うに際して、予め、光源1から射出される光の波長、
対物レンズ4の開口数、基板5の複素屈折率等を基にシ
ミュレーションを行い、位置検出用マーク6における位
相特異点が発生する幅、深さを求める。このとき、さら
に、図1のz方向における、位相特異点の発生位置と位
置検出用マーク6の上面位置とのずれ量も求め、これを
Zステージ制御装置17に記録する。
Hereinafter, the measurement procedure will be described. When performing the measurement, the wavelength of the light emitted from the light source 1 is determined in advance.
A simulation is performed based on the numerical aperture of the objective lens 4, the complex refractive index of the substrate 5, and the like, and the width and depth at which a phase singular point in the position detection mark 6 occurs are obtained. At this time, the shift amount between the occurrence position of the phase singularity and the upper surface position of the position detection mark 6 in the z direction in FIG. 1 is further obtained, and this is recorded in the Z stage controller 17.

【0031】そして、光源1からの光束により位置検出
用マーク6を照明する。このときハーフミラー3と参照
ミラー8との間の光路中に覆い(図示せず)を挿入し、
光源1からの照明光束が参照ミラー8へ入射しないよう
にする。この状態でCCDカメラ11により位置検出用
マーク6の強度像を撮像する。次に、CCDカメラ11
の画像を図示しない画像表示装置に表示させ、その画像
を見ながらZステージ制御装置17から信号を送りZス
テージ13を移動させて位置検出用マーク6の上面に対
して焦点を合わせる。或いは、自動焦点合わせ機構(図
示せず)を用いて位置検出用マーク6の上面に対しての
焦点合わせを行ってもよい。さらに、前述した予備段階
でZステージ制御装置17に記憶させておいた位相特異
点の発生位置と位置検出用マーク6の上面とのずれ量だ
けZステージ13を移動させる。その後、ハーフミラー
3と参照ミラー8との間の光路中に配置した覆いを取り
除く。
Then, the position detecting mark 6 is illuminated by the light beam from the light source 1. At this time, a cover (not shown) is inserted into the optical path between the half mirror 3 and the reference mirror 8,
The illumination light beam from the light source 1 is prevented from entering the reference mirror 8. In this state, an intensity image of the position detection mark 6 is captured by the CCD camera 11. Next, the CCD camera 11
Is displayed on an image display device (not shown), a signal is sent from the Z stage controller 17 while viewing the image, and the Z stage 13 is moved to focus on the upper surface of the position detection mark 6. Alternatively, focusing on the upper surface of the position detection mark 6 may be performed using an automatic focusing mechanism (not shown). Further, the Z stage 13 is moved by the amount of shift between the position of occurrence of the phase singularity stored in the Z stage controller 17 in the preliminary stage described above and the upper surface of the position detection mark 6. Then, the cover arranged in the optical path between the half mirror 3 and the reference mirror 8 is removed.

【0032】以上のような手順を経て観察物体の位置出
しを終了した後、位相シフト測定を行う。まず、ピエゾ
素子9を制御し、参照ミラー8を対物レンズ7の光軸に
沿う方向ヘ移動させる。このとき、光源1から射出され
る光の波長の1/8の距離毎に5カ所の位置に参照ミラ
ー8を移動させ、各位置での干渉像をCCDカメラ11
で撮像する。ここで撮像された5枚の干渉像を基に演算
装置12において位置検出用マーク6の位置検出を行
う。
After the positioning of the observation object is completed through the above procedure, the phase shift is measured. First, the piezo element 9 is controlled to move the reference mirror 8 in a direction along the optical axis of the objective lens 7. At this time, the reference mirror 8 is moved to five positions at a distance of 1/8 of the wavelength of the light emitted from the light source 1, and the interference image at each position is transferred to the CCD camera 11
To image. The position of the position detection mark 6 is detected by the arithmetic unit 12 based on the five interference images captured here.

【0033】次に、位相像から位置検出用マーク6の位
置を決定する方法を図3,4に基づき説明する。図3に
示されたグラフの実線は前述の処理により得られた位相
像のx方向の断面の形状を表している。また、図3の位
相像に対して、閾値φ0 を基準として2値化を行うと図
4に示すような結果が得られる。図4中、xa ,xb
図3の位相像のx方向における位相特異点の位置を示し
ている。位相特異点の位置xa ,xb から(xa
b )/2の値を求め、この値を位置検出用マーク6の
x方向の位置と決定する。また、位置検出用マーク6の
y方向の位置については、位相像のy方向の断面につい
て同様の処理を行うことにより決定することができる。
Next, a method of determining the position of the position detecting mark 6 from the phase image will be described with reference to FIGS. The solid line in the graph shown in FIG. 3 represents the cross-sectional shape in the x direction of the phase image obtained by the above-described processing. When the binarization is performed on the phase image of FIG. 3 with reference to the threshold φ 0 , the result shown in FIG. 4 is obtained. In FIG. 4, x a and x b indicate the positions of the phase singularities in the x direction of the phase image of FIG. From the positions x a and x b of the phase singularity, (x a +
xb ) / 2 is determined, and this value is determined as the position of the position detection mark 6 in the x direction. Further, the position of the position detection mark 6 in the y direction can be determined by performing the same processing on the cross section of the phase image in the y direction.

【0034】本実施例では、位相特異点が発生する焦点
位置で位置検出用マーク6の測定を行っているので、そ
の構造に対応した急激な変化を示す位相像が得られる。
よって、閾値φ0 の値の設定に殆ど影響されずに高分解
能で位置検出用マーク6の位置を測定することができ
る。
In this embodiment, since the position detection mark 6 is measured at the focal position where the phase singularity occurs, a phase image showing a rapid change corresponding to the structure is obtained.
Therefore, the position of the position detection mark 6 can be measured with high resolution almost without being affected by the setting of the threshold value φ 0 .

【0035】 これまで説明では、光源1にヘリウムネオ
ンレーザーを用いることを示したが、他にも干渉性のあ
る光束を発する光源、例えばアルゴンイオンレーザー
や、水銀ランプと狭帯域フィルターの組み合わせ等を用
いてもよい。 また、位置検出用マーク6を正方形に形成
した例を用いて説明したが、位置検出用マーク6の形状
は正方形に限られるわけではなく、長方形やその他の形
状であってもよい。位置検出用マーク6の構造について
も基板表面に段差が形成された例を用いて説明したが、
位置検出用マーク6は他の構造、例えば異なる材質が境
界線で接していて表面は平坦となっているようなもので
あってもよい。
[0035] In the description so far, helium neo
Although the use of a laser was shown,
Light source, such as an argon ion laser
Or a combination of a mercury lamp and a narrow band filter
May be. Also, the position detection mark 6 is formed in a square.
As described above, the shape of the position detection mark 6 is described.
Is not limited to squares, but rectangles and other shapes
Shape. Structure of position detection mark 6
Also explained using an example in which a step is formed on the substrate surface,
The position detection mark 6 has another structure, for example, a different material.
It is like the surface is flat with the boundary line
There may be.

【0036】 また、本実施例では、位置検出用マーク6
は位相特異点が発生するような形状であることを前提と
して説明したが、これに限られるわけではなく、位相特
異点が発生しない形状の位置検出用マークに対しても同
様の効果が得られる。 この場合、シミュレーションによ
り対物レンズ4の光軸に沿う方向において位相像が最も
急峻に変化する位置を求め、ここに位置検出用マークが
形成された基板を置いて測定を行い、前述した手順にし
たがった処理を行えばよい。但し、この場合、位相特異
点が発生しないため得られる位相像の変化は多少ゆるや
かなものになるが、強度像を分離した後の位相像を測定
することになるため、照明の強度ムラ等の影響を受けな
いという利点は変わらない。
[0036] In the present embodiment, the position detection mark 6
Is assumed to have a shape that generates a phase singularity.
However, the present invention is not limited to this.
The same applies to position detection marks that do not
The same effects can be obtained. In this case, simulation
Phase image in the direction along the optical axis of the objective lens 4
Find a position that changes rapidly, and the position detection mark
Place the formed substrate and measure, follow the procedure described above.
What is necessary is just to carry out the process. However, in this case, the phase singularity
Since no points are generated, the obtained phase image changes slightly
Although it becomes a kana, measure the phase image after separating the intensity image
The illumination intensity.
The advantage is that there is no change.

【0037】 本実施例では、干渉測定方法として位相シ
フト測定法を採用したが、これに限られるわけではな
く、他の方法、例えばヘテロダイン干渉法を用いること
もできる。ヘテロダイン干渉法を採用する場合、参照ミ
ラー8を照明する光束の周波数と位置検出用マーク6を
照明する光束の周波数とを異なるものとし、得られる干
渉信号を検出することになる。ここで、双方の光束の周
波数を異ならせる方法としては各種あるが、本実施例の
装置構成では、参照ミラー8を一定速度で対物レンズ7
の光軸に沿う方向へ移動させるとドップラー効果により
実現できる。但し、この場合は撮像手段をCCDカメラ
11に代えて像の取り込み速度が速いカメラに交換する
必要がある。
[0037] In this embodiment, the phase measurement is used as the interference measurement method.
Ft measurement method, but is not limited to this.
Use other methods, such as heterodyne interferometry
Can also. When using heterodyne interferometry,
Of the frequency of the light beam illuminating the color
Make the frequency of the luminous flux different from that of the
The interference signal will be detected. Here, the circumference of both luminous fluxes
Although there are various methods for making the wave number different,
In the device configuration, the reference mirror 8 is moved at a constant speed to the objective lens 7.
Moving in the direction along the optical axis of the
realizable. However, in this case, the imaging means is a CCD camera
Change to a camera with a faster image capture speed instead of 11
There is a need.

【0038】 また、本実施例では、位相像から位置検出
用マーク6の位置を決定する方法として、位相像の2値
化を行って位相特異点の位置を求め、その平均値をとる
方法を示したが、他の方法を用いることもできる。例え
ば、位相特異点では位相値が急激に変化するため、位相
像の微分値を求めると、他の位置とは異なる極めて大き
な値が得られる。したがって、位相像の微分値をとるこ
とにより位相特異点を求めることができ、その平均値を
とることにより位置検出マーク6の位置を決定すること
ができる。
[0038] In this embodiment, the position is detected from the phase image.
As a method of determining the position of the use mark 6, the binary
To find the position of the phase singularity and take the average value
Although a method has been shown, other methods can be used. example
For example, at the phase singularity, the phase value changes rapidly,
When the derivative of the image is calculated, it is extremely large
Value is obtained. Therefore, taking the derivative of the phase image
And the phase singularity can be determined by
Determining the position of the position detection mark 6 by taking
Can be.

【0039】第2実施例 図5は本実施例にかかるマーク位置検出装置の構成を示
す図である。図5に示すように、本実施例の装置は、多
波長同時発振のアルゴンイオンレーザー光源21と、波
長選択フィルター22と、集光レンズ2と、集光レンズ
2を透過した光源21からの光束を観察物体の方向へ偏
向するためのハーフミラー23を備えている。波長選択
フィルター22は、光源21が発する複数の波長に対し
て所定の波長近傍の光束だけを透過する特性を有するも
のを数種類用意しておき、測定に用いる波長に応じてそ
のうちの1枚を使用する。
Second Embodiment FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a mark position detecting device according to the second embodiment . As shown in FIG. 5, the apparatus according to the present embodiment includes a multi-wavelength simultaneous oscillation argon ion laser light source 21, a wavelength selection filter 22, a condenser lens 2, and a light beam from the light source 21 transmitted through the condenser lens 2. Is provided with a half mirror 23 for deflecting the light toward the observation object. Several kinds of wavelength selection filters 22 having a property of transmitting only a light flux near a predetermined wavelength with respect to a plurality of wavelengths emitted from the light source 21 are prepared, and one of them is used according to the wavelength used for measurement. I do.

【0040】ハーフミラー23により偏向された光束の
光路上には、マイケルソン型の干渉対物レンズ24を配
置する。干渉対物レンズ24は、対物レンズ25と、光
源21からの光束を第1の光束と第2の光束の2つに分
割するハーフミラー26と、参照ミラー27を備えてい
る。対物レンズ25は、集光レンズ2により集光される
光源21からの光束の集光位置が対物レンズ25の瞳面
上にくるように配置する。ハーフミラー26により分割
された第1の光束の光路上には、Zステージ13を配置
し、Zステージ13上には位置検出用マーク28,30
が形成された基板5を載置する。なお、図中のz方向は
対物レンズ25の光軸に沿う方向を示している。一方、
ハーフミラー26により分割された第2の光束の光路上
には参照ミラー27が配置され、図示しないステージ機
構によりハーフミラー26により分割された光軸に対す
る傾きを調整できるようになっている。また、Zステー
ジ13にはZステージ制御装置17が接続されている。
On the optical path of the light beam deflected by the half mirror 23, a Michelson type interference objective lens 24 is arranged. The interference objective lens 24 includes an objective lens 25, a half mirror 26 that divides a light beam from the light source 21 into a first light beam and a second light beam, and a reference mirror 27. The objective lens 25 is arranged such that the light beam condensing position from the light source 21 condensed by the condenser lens 2 is on the pupil plane of the objective lens 25. The Z stage 13 is disposed on the optical path of the first light beam split by the half mirror 26, and the position detection marks 28 and 30 are provided on the Z stage 13.
The substrate 5 on which is formed is placed. The z direction in the drawing indicates a direction along the optical axis of the objective lens 25. on the other hand,
A reference mirror 27 is arranged on the optical path of the second light beam split by the half mirror 26, and the inclination with respect to the optical axis split by the half mirror 26 can be adjusted by a stage mechanism (not shown). The Z stage 13 is connected to a Z stage controller 17.

【0041】また、位置検出用マーク28,30からの
戻り光がハーフミラー23を透過して辿る光路上には、
結像レンズ10と、拡大レンズ29と、CCDカメラ1
1を配置する。このとき、結像レンズ10の後側焦点位
置とCCDカメラ11の受像面とが共役な位置になるよ
うに拡大レンズ29を配置する。なお、結像レンズ10
におけるCCDカメラ11側の焦点位置を後側焦点位置
という。CCDカメラ11には演算装置12を接続す
る。
On the optical path along which the return light from the position detection marks 28 and 30 passes through the half mirror 23,
Imaging lens 10, magnifying lens 29, CCD camera 1
1 is arranged. At this time, the magnifying lens 29 is arranged so that the rear focal position of the imaging lens 10 and the image receiving surface of the CCD camera 11 are conjugate to each other. The imaging lens 10
Is referred to as the rear focal position. An arithmetic unit 12 is connected to the CCD camera 11.

【0042】本実施例の装置において、各光学系に用い
られる全てのレンズは、光源21から発する複数の波長
の範囲において良好に収差補正を行うことができるよう
になっている。
In the apparatus of the present embodiment, all the lenses used in each optical system are capable of favorably correcting aberrations in a range of a plurality of wavelengths emitted from the light source 21.

【0043】以上のように構成された本実施例のマーク
位置検出装置において、光源21から射出された光束は
波長選択フィルター22により、測定に用いる波長だけ
が選択されて透過され、集光レンズ2により集光されて
ハーフミラー23に入射する。この光束は、ハーフミラ
ー23で反射されて偏向され、対物レンズ25の瞳面に
集光し、対物レンズ25により平行光束に変換され、ハ
ーフミラー26に入射する。ハーフミラー26に入射し
た光束は、第1の光束と第2の光束とに分割される。ハ
ーフミラー26を透過した第1の光束は、基板5上の位
置検出用マーク28,30を照明する。一方、ハーフミ
ラー26で反射された第2の光束は参照ミラー27を照
明する。位置検出用マーク28,30からの戻り光と参
照ミラー27からの戻り光はハーフミラー26で合成さ
れ、順に、レンズ25,ハーフミラー23,結像レンズ
10,拡大レンズ29を経て、CCDカメラ11に入射
して干渉像が撮像される。
In the mark position detecting device of the present embodiment configured as described above, only the wavelength used for measurement is selected and transmitted by the wavelength selection filter 22 for the light beam emitted from the light source 21, And is incident on the half mirror 23. This light beam is reflected and deflected by the half mirror 23, condensed on the pupil plane of the objective lens 25, converted into a parallel light beam by the objective lens 25, and enters the half mirror 26. The light beam incident on the half mirror 26 is split into a first light beam and a second light beam. The first light flux transmitted through the half mirror 26 illuminates the position detection marks 28 and 30 on the substrate 5. On the other hand, the second light flux reflected by the half mirror 26 illuminates the reference mirror 27. The return light from the position detection marks 28 and 30 and the return light from the reference mirror 27 are combined by the half mirror 26, and sequentially pass through the lens 25, the half mirror 23, the imaging lens 10, the magnifying lens 29, and the CCD camera 11. And an interference image is captured.

【0044】ここで、マーク位置検出装置に必要とされ
る分解能をΔとすると、各撮像素子の配置間隔d、光学
系の総合倍率mとの間に m≧d/Δ ・・・・(2) の関係式が成立することが好ましいことは前述した通り
である。そこで、本実施例の装置において、搭載されて
いる各撮像素子の配置間隔が11μmであるCCDカメ
ラ11を用い、マーク位置検出装置に必要とされる分解
能が0.05μmである場合、対物レンズ24と結像レ
ンズ10による倍率を100倍、拡大レンズ29の倍率
を5倍とすれば、前述の関係式(2) を満足することがで
きる。
Here, assuming that the resolution required for the mark position detecting device is Δ, the distance between the arrangement distance d of each image sensor and the total magnification m of the optical system is m ≧ d / Δ (2) As described above, it is preferable that the relational expression (3) is satisfied. Therefore, in the apparatus according to the present embodiment, the CCD camera 11 in which the arrangement intervals of the mounted image pickup devices are 11 μm is used, and when the resolution required for the mark position detection device is 0.05 μm, the objective lens 24 is used. If the magnification of the imaging lens 10 is 100 times and the magnification of the magnifying lens 29 is 5 times, the above-mentioned relational expression (2) can be satisfied.

【0045】次に、位置検出用マーク28,30の構造
を図6(a),(b)に基づき説明する。図6(a)は
図5に示した干渉対物レンズ24側から見た位置検出用
マーク28,30が形成された基板5の形状を示す図で
ある。図6(b)は図5に示したx−z方向およびy−
z方向に沿う位置検出用マーク28,30を含む基板5
の断面形状を示す図である。本実施例では、基板5上に
レイヤー14を形成し、パターン露光とエッチングによ
り正方形の窪みからなる位置検出用マーク28を形成す
る。さらに、位置検出用マーク28の内側にレイヤー1
5を形成し、パターン露光とエッチングにより正方形の
凸形状からなる位置検出用マーク30を形成する。この
とき、位置検出用マーク28,30の上面の高さは一致
している。また、位置検出用マーク28のx−z面,y
−z面における断面形状は左右対称になっており、位置
検出用マーク30に関しても同様である。なお、ここで
理想的な場合は、位置検出用マーク28と30の対称軸
は図6の対称軸Bに一致するが、実際には対称軸Bと異
なる場合もある。
Next, the structure of the position detecting marks 28 and 30 will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG. 6A is a diagram showing the shape of the substrate 5 on which the position detecting marks 28 and 30 are formed as viewed from the interference objective lens 24 shown in FIG. FIG. 6B shows the xz direction and the y-direction shown in FIG.
Substrate 5 including position detecting marks 28 and 30 along the z direction
It is a figure which shows the cross-sectional shape of. In this embodiment, the layer 14 is formed on the substrate 5, and the position detection mark 28 formed of a square depression is formed by pattern exposure and etching. Further, a layer 1 is provided inside the position detecting mark 28.
5 is formed, and a position detecting mark 30 having a square convex shape is formed by pattern exposure and etching. At this time, the heights of the upper surfaces of the position detection marks 28 and 30 match. Further, the xz plane of the position detection mark 28, y
The cross-sectional shape on the −z plane is bilaterally symmetric, and the same applies to the position detection mark 30. In the ideal case, the symmetry axes of the position detection marks 28 and 30 coincide with the symmetry axis B in FIG. 6, but may actually differ from the symmetry axis B.

【0046】本実施例では、位置検出用マーク28,3
0の形状をシミュレーションの結果を基に決定する。ま
ず、光源21が発する複数の波長の光のうち、出力の大
きい波長の光、例えば488nmの光に対してシミュレ
ーションを行い、位相特異点が発生する幅,深さを求め
る。そして、この結果から、位相特異点が発生する幅,
深さの位置検出用マーク28,30を形成する。このと
き、図5に示したz方向における、位相特異点の発生位
置と位置検出用マーク28の上面とのずれ量をZステー
ジ制御装置17に記録する。
In this embodiment, the position detecting marks 28, 3
The shape of 0 is determined based on the result of the simulation. First, a simulation is performed on light of a wavelength having a large output, for example, light of 488 nm, out of a plurality of wavelengths of light emitted from the light source 21 to determine a width and a depth at which a phase singularity occurs. Then, from this result, the width at which the phase singularity occurs,
The depth position detection marks 28 and 30 are formed. At this time, the shift amount between the position where the phase singularity occurs and the upper surface of the position detection mark 28 in the z direction shown in FIG.

【0047】ところで、レイヤー14,15の加工上の
制限等により、形成可能な位置検出用マーク28,30
の形状では位相特異点が発生しない場合もある。この場
合は、光源21から射出する光を他の波長に変更しなが
ら、形成可能な位置検出マーク28,30の形状でシミ
ュレーションを行い、位相特異点が発生する波長、位置
検出マーク28,30の形状を求める。そして、このと
きの図5に示したz方向における、位相特異点の発生位
置と位置検出用マーク28の上面とのずれ量をZステー
ジ制御装置17に記録する。
By the way, the position detecting marks 28 and 30 that can be formed can be formed due to restrictions on the processing of the layers 14 and 15.
In some cases, the phase singularity does not occur in the shape of. In this case, while changing the light emitted from the light source 21 to another wavelength, a simulation is performed with the shape of the position detection marks 28 and 30 that can be formed, and the wavelength at which a phase singularity occurs and the position detection marks 28 and 30 Find the shape. Then, the shift amount between the position where the phase singularity occurs and the upper surface of the position detecting mark 28 in the z direction shown in FIG. 5 is recorded in the Z stage controller 17.

【0048】以下、測定手順について説明する。まず、
波長選択フィルター22を透過した光束により位置検出
用マーク28,30を照明して、位置検出用マーク28
の上面に焦点を合わせた後、前述の予備段階でZステー
ジ制御装置17に記憶させておいた位相特異点の発生位
置と位置検出用マーク28の上面とのずれ量だけZステ
ージ13を移動させて観察物体の位置出しを終了する。
位置出し終了後、干渉測定を行う。干渉測定の方法およ
び干渉測定結果から位相像を得る方法としては、例えば
フーリエ変換法を用いることができ、その詳細について
は「光学 第13巻第1号」の59〜60頁に記載され
ているので、ここでの説明は省略する。
Hereinafter, the measurement procedure will be described. First,
The position detection marks 28 and 30 are illuminated by the light beam transmitted through the wavelength selection filter 22, and the position detection marks 28 and 30 are illuminated.
After focusing on the upper surface of the Z stage 13, the Z stage 13 is moved by the amount of shift between the position of occurrence of the phase singularity stored in the Z stage controller 17 in the preliminary stage and the upper surface of the position detection mark 28. To end the positioning of the observation object.
After the positioning, the interference measurement is performed. As a method of the interference measurement and a method of obtaining a phase image from the interference measurement result, for example, a Fourier transform method can be used, and details thereof are described in “Optics, Vol. 13, No. 1, page 59-60. Therefore, the description here is omitted.

【0049】次に、図示しないステージ機構により、参
照ミラー27をハーフミラー26で分割された光軸と垂
直方向に微小角θ傾斜させることにより、第1の光束と
第2の光束との間の波面の傾きによる干渉縞と位置検出
用マーク28による位相変化とが重畳した干渉縞が生じ
る。この干渉縞をCCDカメラ11で撮像する。この
後、CCDカメラ11で撮像された1枚の干渉像に対し
て「光学 第13巻第1号」の59〜60頁に記載され
ているような信号処理を行うことにより、位相像を求め
ることができる。
Next, the reference mirror 27 is tilted by a small angle θ in a direction perpendicular to the optical axis divided by the half mirror 26 by a stage mechanism (not shown), so that the first light flux and the second light flux are interposed. An interference fringe is generated in which the interference fringe due to the inclination of the wavefront and the phase change due to the position detection mark 28 are superimposed. The interference fringes are imaged by the CCD camera 11. Thereafter, a phase image is obtained by performing signal processing as described on pages 59 to 60 of “Optics, Vol. 13, No. 1,” on one interference image picked up by the CCD camera 11. be able to.

【0050】さらに、位相像から位置検出用マーク2
8,30の位置を決定する方法について、図7,8を用
いて説明する。図7に示したグラフの実線は前述の処理
により得られた位相像のx方向の断面を表している。ま
た、図7に示した位相像に対して閾値φ1 を基準として
2値化を行うと図8に示すような結果が得られる。位相
特異点の位置xc ,xf からxg =(xc +xf )/2
の値を求め、この値を位置検出用マーク28のx方向の
位置と決定する。或いは、座標xd ,xe からx h
(xd +xe )/2の値を求め、これを位置検出用マー
ク30のx方向の位置と決定してもよい。位置検出用マ
ーク28,30のy方向の位置については、位相像のy
方向の断面について同様の処理を行うことにより求める
ことができる。また、(xg −xh )を計算することに
より、位置検出用マーク28の形成工程と位置検出用マ
ーク30の形成工程との位置合わせずれ量を求めること
ができる。
Further, the position detection mark 2 is obtained from the phase image.
7 and 8 are used to determine the positions of 8, 30.
Will be described. The solid line in the graph shown in FIG.
Represents a cross section in the x direction of the phase image obtained by the above. Ma
In addition, a threshold φ for the phase image shown in FIG.1Based on
When binarization is performed, a result as shown in FIG. 8 is obtained. phase
Singular point position xc, XfTo xg= (Xc+ Xf) / 2
Of the position detection mark 28 in the x direction.
Determine the position. Or coordinate xd, XeTo x h=
(Xd+ Xe) / 2 is calculated and this is used as the position detection marker.
It may be determined as the position of the mark 30 in the x direction. Position detection
Regarding the positions of the arks 28 and 30 in the y direction, the phase image y
By performing the same processing for the cross section in the direction
be able to. Also, (xg-Xh) To calculate
The process for forming the position detection mark 28 and the position detection
The amount of misalignment with the formation process of the workpiece 30
Can be.

【0051】本実施例では、位相測定方法としてフーリ
エ変換法を採用したので、1枚の干渉像から位置検出用
マーク28,30の位置を検出することができ、測定時
間の短縮が可能になる。また、複数の波長から測定に用
いる波長の照明光を選択する手段を設けたので、位置検
出用マーク28,30の幅広い形状に対して位相特異点
が観察でき、高分解能での測定が可能になる。さらに、
干渉対物レンズ24を用いたので第1の光束と第2の光
束とに分かれる部分が短くなり、振動に強い装置が実現
できる。また、光学系の倍率が m≧d/Δ の関係を満足するように設定したので、より高分解能で
の測定が可能になる。
In this embodiment, since the Fourier transform method is employed as the phase measuring method, the positions of the position detecting marks 28 and 30 can be detected from one interference image, and the measuring time can be reduced. . In addition, since means for selecting illumination light having a wavelength to be used for measurement from a plurality of wavelengths is provided, phase singularities can be observed for a wide range of shapes of the position detection marks 28 and 30, and measurement with high resolution is possible. Become. further,
Since the interference objective lens 24 is used, a portion split into the first light beam and the second light beam is shortened, and a device resistant to vibration can be realized. Further, since the magnification of the optical system is set so as to satisfy the relationship of m ≧ d / Δ, measurement with higher resolution is possible.

【0052】本実施例では、光源21に多波長同時発振
のアルゴンイオンレーザーを用い、使用する波長の光に
応じて波長選択フィルターを交換する方法について説明
したが、他の方法、例えば周波数可変半導体レーザーを
用いる方法や、波長が異なる複数のレーザーを用意して
その中から所望の波長のレーザーを選択する方法を採用
してもよい。
In the present embodiment, a method of exchanging the wavelength selection filter according to the light of the wavelength to be used has been described, using an argon ion laser of multi-wavelength simultaneous oscillation as the light source 21, but other methods, for example, a frequency variable semiconductor A method using a laser or a method of preparing a plurality of lasers having different wavelengths and selecting a laser having a desired wavelength from among them may be employed.

【0053】また、本実施例では、位相像において位相
特異点が発生する位置が既知の場合の例を示したが、位
相特異点の発生する位置が不明な場合にも本実施例の装
置で対応することは可能である。この場合は、位置検出
用マーク28,30の上面に焦点を合わせた後、その近
傍でZステージ13を少しずつz方向へ移動させて各位
置での位相像を求め、それらの位相像の中で最も急峻な
位相変化が現れるものが得られたz方向の位置で測定を
行えばよい。
In this embodiment, an example is shown in which the position where the phase singularity occurs in the phase image is known. However, even in the case where the position where the phase singularity occurs is unknown, the apparatus of this embodiment can be used. It is possible to respond. In this case, after focusing on the upper surfaces of the position detection marks 28 and 30, the Z stage 13 is gradually moved in the z direction in the vicinity thereof to obtain phase images at each position, and the phase images are obtained. The measurement may be performed at the position in the z direction at which the steepest phase change appears.

【0054】さらに、本実施例では、位置検出用マーク
28,30を照明する光束が平行光である場合について
説明したが、これに限られるわけではなく、例えば集光
光であってもよい。この場合は、照明光の収束角度に応
じて集光レンズ2を異なる焦点距離のレンズに交換する
か、或いは光路から外せばよい。
Further, in this embodiment, the case where the light beam illuminating the position detecting marks 28 and 30 is a parallel light is described, but the present invention is not limited to this, and may be, for example, a condensed light. In this case, the condenser lens 2 may be replaced with a lens having a different focal length or removed from the optical path according to the convergence angle of the illumination light.

【0055】以上説明したように、本発明は特許請求の
範囲に記載した特徴と併せ、以下の(1) 〜(11)に示すよ
うな特徴も備えている。
As described above, the present invention has the following features (1) to (11) in addition to the features described in the claims.

【0056】(1) 位相特異点が発生する形状に形成され
ている位置検出用マークに対して位置検出を行うことを
特徴とする請求項2に記載のマーク位置検出方法。
(1) The mark position detecting method according to claim 2, wherein position detection is performed on a position detecting mark formed in a shape where a phase singularity occurs.

【0057】(2) 前記位相像演算装置は、光軸に平行な
対称軸に関して対称となる、位置検出用マークを含む観
察物体の断面における位相特異点の観察物体面上におけ
る位置の平均を求める手段を備えていることを特徴とす
る請求項1に記載のマーク位置検出装置。
(2) The phase image calculation device obtains an average of positions on the observation object plane of phase singularities in a cross section of the observation object including the position detection mark, which are symmetric with respect to a symmetry axis parallel to the optical axis. 2. The mark position detecting device according to claim 1, further comprising means.

【0058】(3) 光軸に平行な任意の対称軸に関して対
称となる、位相特異点が発生する形状の位置検出用マー
クを含む観察物体の断面に対して測定を行うようにした
ことを特徴とする前記(2) に記載のマーク位置検出装置
を用いたマーク位置検出方法。
(3) Measurement is performed on a cross section of an observation object including a position detection mark having a shape where a phase singularity is generated, which is symmetrical with respect to an arbitrary symmetry axis parallel to the optical axis. A mark position detecting method using the mark position detecting device according to the above (2).

【0059】(4) 前記位相像演算装置は、前記位相像の
2値化処理を行う手段を備えていることを特徴とする請
求項1に記載のマーク位置検出装置。
(4) The mark position detecting device according to claim 1, wherein the phase image calculating device includes means for performing a binarization process of the phase image.

【0060】(5) 前記干渉測定装置において前記位置検
出用マークに対して干渉測定を行う干渉測定過程を実行
し、前記干渉測定結果解析装置において前記干渉測定過
程で得られた干渉測定結果を解析して前記位置検出用マ
ークの位相像を形成する干渉測定結果解析過程を実行
し、前記位相像演算装置において前記干渉測定結果解析
過程で得られた位相像の2値化を行い前記位置検出用マ
ークの観察物体面上での位置を決定することを特徴とす
る前記(4) に記載のマーク位置検出装置を用いたマーク
位置検出方法。
(5) The interference measurement device performs an interference measurement process of performing interference measurement on the position detection mark, and the interference measurement result analysis device analyzes the interference measurement result obtained in the interference measurement process. Performing an interference measurement result analysis step of forming a phase image of the position detection mark, and performing a binarization of the phase image obtained in the interference measurement result analysis step in the phase image calculation device. The mark position detection method using the mark position detection device according to (4), wherein the position of the mark on the observation object plane is determined.

【0061】(6) 前記位相像演算装置は、前記位相像の
微分値をとる手段を備えていることを特徴とする請求項
1に記載のマーク位置検出装置。
(6) The mark position detecting device according to claim 1, wherein the phase image calculating device includes means for calculating a differential value of the phase image.

【0062】(7) 前記干渉測定装置において前記位置検
出用マークに対して干渉測定を行う干渉測定過程を実行
し、前記干渉測定結果解析装置において前記干渉測定過
程で得られた干渉測定結果を解析して前記位置検出用マ
ークの位相像を形成する干渉測定結果解析過程を実行
し、前記位相像演算装置において前記干渉測定結果解析
過程で得られた位相像の微分値を取り前記位置検出用マ
ークの観察物体面上での位置を決定することを特徴とす
る前記(6) に記載のマーク位置検出装置を用いたマーク
位置検出方法。
(7) The interference measurement device performs an interference measurement process of performing interference measurement on the position detection mark, and the interference measurement result analysis device analyzes the interference measurement result obtained in the interference measurement process. Performing an interference measurement result analysis step of forming a phase image of the position detection mark, and taking the differential value of the phase image obtained in the interference measurement result analysis step in the phase image calculation device to obtain the position detection mark. A mark position detecting method using the mark position detecting device according to (6), wherein the position on the observation object plane is determined.

【0063】(8) 前記撮像手段は複数の撮像素子を備
え、各撮像素子の配置間隔をd、マーク位置検出装置に
必要とされる分解能をΔ、各光学系の総合倍率をmとす
るとき、次の関係式を満足するようにしたことを特徴と
する請求項1に記載のマーク位置検出装置。 m≧d/Δ
(8) When the image pickup means has a plurality of image pickup elements, the arrangement interval of each image pickup element is d, the resolution required for the mark position detecting device is Δ, and the total magnification of each optical system is m. 2. The mark position detecting device according to claim 1, wherein the following relational expression is satisfied. m ≧ d / Δ

【0064】(9) 前記干渉測定手段は、複数の異なる波
長の可干渉性光束を発生する手段と、複数の異なる波長
の可干渉性光束から任意の1波長を透過させる手段とを
含むことを特徴とする請求項1に記載のマーク位置検出
装置。
(9) The interference measuring means includes means for generating a plurality of coherent light beams having different wavelengths, and means for transmitting any one wavelength from the plurality of coherent light beams having different wavelengths. The mark position detecting device according to claim 1, wherein

【0065】(10)複数のマークが重ね合わされて形成さ
れている位置検出用マークに対して位置検出を行うこと
を特徴とする請求項2に記載のマーク位置検出方法。
(10) The mark position detecting method according to claim 2, wherein position detection is performed on a position detecting mark formed by superposing a plurality of marks.

【0066】(11)大きさの異なる2つの正方形からなる
位置検出用マークに対して位置検出を行うことを特徴と
する請求項2に記載のマーク位置検出方法。
(11) The mark position detecting method according to claim 2, wherein position detection is performed on a position detecting mark composed of two squares having different sizes.

【0067】[0067]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、位置検
出用マークの位相像を得るため、干渉像から強度情報を
完全に分離させることができ、光学系のノイズや照明の
強度ムラの影響を受けない位置検出用マークの位置検出
が可能になる。さらに、測定に位相特異点が発生する形
状の位置検出用マークを用いるため、位相像に急峻な位
相の変化が現れ、位置検出用マークの位置検出を高分解
能で行うことができる。
As described above, according to the present invention, in order to obtain the phase image of the position detection mark, the intensity information can be completely separated from the interference image, and the noise of the optical system and the intensity unevenness of the illumination can be obtained. The position of the position detection mark which is not affected by the above can be detected. Further, since a position detection mark having a shape in which a phase singularity occurs is used for measurement, a sharp phase change appears in the phase image, and the position of the position detection mark can be detected with high resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例にかかるマーク位置検出装置の構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a mark position detection device according to a first embodiment.

【図2】(a)は図1に示された対物レンズ4側から見
た位置検出用マーク6が形成された基板5の形状を示す
図である。(b)は図1に示したx−z方向およびy−
z方向に沿う位置検出用マーク6を含む基板5の断面形
状を示す図である。
2A is a diagram showing a shape of a substrate 5 on which a position detection mark 6 is formed as viewed from the objective lens 4 shown in FIG. (B) shows the xz direction and y-direction shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional shape of a substrate 5 including a position detection mark 6 along the z direction.

【図3】第1実施例における位相像から位置検出用マー
ク6の位置を検出する方法を説明するためのグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph for explaining a method for detecting the position of a position detection mark 6 from a phase image in the first embodiment.

【図4】第1実施例における位相像から位置検出用マー
ク6の位置を検出する方法を説明するためのグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph for explaining a method for detecting the position of a position detection mark 6 from a phase image in the first embodiment.

【図5】第2実施例にかかるマーク位置検出装置の構成
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a mark position detection device according to a second embodiment.

【図6】(a)は図5に示された干渉対物レンズ24側
から見た位置検出用マーク28,30が形成された基板
5の形状を示す図である。(b)は図6に示したx−z
方向およびy−z方向に沿う位置検出用マーク28,3
0を含む基板5の断面形状を示す図である。
6A is a view showing the shape of a substrate 5 on which position detection marks 28 and 30 are formed as viewed from the interference objective lens 24 shown in FIG. (B) is xz shown in FIG.
Detection marks 28, 3 along the direction and the yz direction
FIG. 4 is a view showing a cross-sectional shape of the substrate 5 including 0.

【図7】第2実施例における位相像から位置検出用マー
ク6の位置を検出する方法を説明するためのグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph for explaining a method of detecting the position of the position detection mark 6 from the phase image in the second embodiment.

【図8】第2実施例における位相像から位置検出用マー
ク6の位置を検出する方法を説明するためのグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph for explaining a method of detecting the position of the position detection mark 6 from the phase image in the second embodiment.

【図9】観察物体のモデルの構造を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a structure of a model of an observation object.

【図10】図9に示した観察物体のモデルを測定した際
に現れる位相分布の変化を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a change in a phase distribution appearing when the model of the observation object shown in FIG. 9 is measured.

【図11】図10に示したグラフの部分拡大図である。11 is a partially enlarged view of the graph shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 光源 2 集光レンズ 3,23,26 ハーフミラー 4,7,25 対物レンズ 5 基板 6,28,30 位置検出用マーク 8,27 参照ミラー 9 ピエゾ素子 10 結像レンズ 11 CCDカメラ 12 演算手段 13 Zステージ 14,15 レイヤー 17 Zステージ制御手段 22 波長選択フィルター 24 干渉対物レンズ 29 拡大レンズ 31 酸化ケイ素基板 32 窒化ケイ素基板 1, 21 light source 2 condenser lens 3, 23, 26 half mirror 4, 7, 25 objective lens 5 substrate 6, 28, 30 position detection mark 8, 27 reference mirror 9 piezo element 10 imaging lens 11 CCD camera 12 arithmetic Means 13 Z stage 14, 15 Layer 17 Z stage control means 22 Wavelength selection filter 24 Interference objective lens 29 Magnifying lens 31 Silicon oxide substrate 32 Silicon nitride substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可干渉性光束を発生させる手段と、前記
可干渉性光束を参照光束と測定用光束とに分割する光束
分割手段と、前記測定用光束を観察物体に形成された位
置検出用マークへ導く対物光学系と、前記測定用光束と
前記参照光束とを合成する光束合成手段と、該光束合成
手段により合成された光束を撮像する手段と、を有する
干渉測定装置と、 該干渉測定装置で得られた干渉測定結果を演算処理して
前記位置検出用マークの位相像を形成する手段を有する
干渉測定結果解析装置と、 前記位相像から前記位置検出用マークの位置を決定する
演算手段を有する位相像演算装置と、を備えたことを特
徴とするマーク位置検出装置。
1. A means for generating a coherent light beam, a light beam splitting means for splitting the coherent light beam into a reference light beam and a measurement light beam, and a device for detecting the position of the measurement light beam formed on an observation object An interference optical system comprising: an objective optical system for guiding to a mark; a light beam combining means for combining the measuring light beam and the reference light beam; and a means for imaging the light beam combined by the light beam combining means; An interference measurement result analysis device having means for calculating the interference measurement result obtained by the apparatus to form a phase image of the position detection mark; and an operation means for determining the position of the position detection mark from the phase image And a phase image calculation device having the same.
【請求項2】 前記干渉測定装置において前記位置検出
用マークに対して干渉測定を行う干渉測定過程を実行
し、前記干渉測定結果解析装置において前記干渉測定過
程で得られた干渉測定結果を解析して前記位置検出用マ
ークの位相像を形成する干渉測定結果解析過程を実行
し、前記位相像演算装置において前記干渉測定結果解析
過程で得られた位相像の演算を行い前記位置検出用マー
クの観察物体面上での位置を決定することを特徴とする
請求項1に記載のマーク位置検出装置を用いたマーク位
置検出方法。
2. An interference measurement process for performing interference measurement on the position detection mark in the interference measurement device, and analyzing the interference measurement result obtained in the interference measurement process in the interference measurement result analysis device. Performing an interference measurement result analysis step of forming a phase image of the position detection mark, and calculating the phase image obtained in the interference measurement result analysis step in the phase image calculation device to observe the position detection mark. 2. A mark position detecting method using the mark position detecting device according to claim 1, wherein the position on the object plane is determined.
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