JP2001215114A

JP2001215114A - 光学的測定装置および傾斜測定方法

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Publication number: JP2001215114A
Application number: JP2000398023A
Authority: JP
Inventors: Klaus Hallmeyer; ハルマイヤークラウス; Joachim Wienecke; ヴィーンエッケヨアヒム; Guenter Hohmann; ホフマンギュンター
Original assignee: Leica Microsystems Jena GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH; KLA Tencor MIE Jena GmbH
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2001-08-10
Also published as: US20010006419A1; DE19963345A1; DE50009785D1; EP1114979A1; US6504608B2; EP1114979B1; TW475981B

Abstract

(57)【要約】【課題】光学的測定装置において、試料表面の局所的な
傾斜および凹凸を確定し、測定装置の光軸に対する試料
表面の傾斜ずれを補正し、この補正を高精度で且つ短時
間で行い、試料表面のフォーカシングとは切り離して行
なわれるように改良する。【解決手段】方向チェック光線（３０）は実質的に角度
二分線（２５）の方向において測定個所（M）に指向し
ている。方向チェック光線（３０）の戻り反射光線を位
置検出用の平面検出器に結合させるための光学的手段が
設けられている。平面検出器が評価回路（４６）と接続
されている。評価回路（４６）の出力部に、試料表面上
の法線の方向が角度二分線（２５）の方向と一致するよ
うな所定の位置に平面検出器上での戻り反射光線の位置
が対応するまで試料（P）を載置した試料テーブル（１
２）を傾動させる調整システム（４７,４７ａ）のため
の調整命令を提供可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光線が、偏光
された光と９０゜以外の角度を成して試料の表面の測定
個所に指向され、且つ反射した出射光線を検査すること
により試料の特性、有利には層厚に関する情報を得るよ
うにした楕円偏光計と、試料表面上の法線と、入射光線
と出射光線の成す角度を二分する角度二分線との方向の
ずれを検出して修正するための装置とを備えた光学的測
定装置に関する。また本発明は、試料の測定個所を照明
し結像させる対物レンズと、光学的放射源および方向チ
ェック光線および位置決定用の検出器を有する水平化装
置とを備えた測定装置および方法にも関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】楕円偏光計と分光光度計の原理に基づい
た光学的測定装置、およびこの測定装置を層厚測定に使
用することは、従来の技術から知られている。特に、薄
い層、たとえばウェーハー表面の構造の薄い層を測定す
る場合にこの種の測定装置を使用すると有効である。

【０００３】特にウェーハーの製造においては、ますま
す微細な構造および薄い層が望まれるので、構造部およ
び層の寸法安定性を調べる光学的測定装置の精度に対し
てもより高度な要求が成される。この場合注意すべき
は、構造物のエッジが測定窓内にあってはならないこと
（これによって層厚測定にエラーが生じるからである）
ばかりでなく、測定ミスを阻止できるようにするには、
とりわけ、試料表面が測定部位において測定光路に対し
垂直に指向しているよう保証されていなければならない
ことである。

【０００４】試料表面の傾斜状態、すなわち望ましくな
い傾斜は、たとえば試料自体が凹凸のある表面を有して
いる場合、試料が傾斜せずに試料テーブルに載置されて
いない場合、或いは、試料が吸着によって載置面に固定
される場合に生じる。したがって、このような傾斜状態
を検出して、適当な調整システムにより補正することが
必要である。さらに、正確な測定は精密なフォーカシン
グをも前提としており、すなわち試料表面が合焦面内に
あること、或いは、ずれがあれば試料を適宜位置調整で
きるよう保証されている必要がある。

【０００５】複雑な構造および層システムをも測定でき
るようにするため、楕円偏光計と分光光度計を１つの共
通の測定装置内で使用することがしばしば行なわれる。
この場合高安定な測定が得られるが、光学的アッセンブ
リを多数必要とし、スペースの問題が生じる。なぜな
ら、これら光学的アッセンブリの光路が著しく影響しあ
わないように該光学的アッセンブリを相互に整合させ、
互いに位置決めしなければならないからである。通常
は、たとえば測定個所への直接の干渉は、分光光度計の
測定対物レンズによって阻止される。

【０００６】他の問題は、試料表面上の測定個所の変化
により生じる。すなわち、測定中または個々の測定ステ
ップの間にも、測定光路に対し試料の位置を変化させる
ことが行なわれる。したがって、このために設けられる
機械的位置調整装置の精度が不十分であると焦点ぼけに
なり、試料表面が傾斜することもある。

【０００７】高精度に対する要求以外にも、生産部数を
増大させることも考慮しなければならないので、たとえ
ばウェーハーの連続生産においては、次第に短くなる間
隔で測定を行ない、その際各測定前に、要求される高度
な測定精度に対する条件が与えられているかを検査する
ことが必要である。条件が与えられていなければ、この
検査に引き続いて、試料の方向修正を迅速に且つできる
だけ自動的に行う必要がある。

【０００８】従来の技術においては、ウェーハーステッ
パー内でウェーハーの方向を調整すること、或いは測定
光路に対し相対的に水平化することに関する刊行物がす
でに多数知られている。たとえば米国特許第４３９８８
２４号公報では、ウェーハーの局所的な傾斜状態および
フォトレジストの凹凸を補正できるようにした、ウェー
ハーの方向調整方法が記載されている。しかしこの方法
の適用は、ウェーハーの一部がフレネル帯として構成さ
れている場合に限られている。これは通常のケースでは
ないので、この公報で提案されている方法は、最も頻繁
に使用されるウェーハー製造装置には適していない。

【０００９】米国特許第５２１８４１５号公報から知ら
れている、測定光路に対しウェーハーの傾斜状態を相対
的に決定する装置においては、ウェーハー上の測定個所
を照明する装置と、反射した光線を受光する装置と、光
線の大きさを変化させるための手段とが設けられてい
る。この場合、光線の大きさまたは横断面積は、被測定
表面の光学的収束面内で決定される。

【００１０】米国特許第４５９５８２９号公報は、合焦
面を決定し、試料表面がこの合焦面内にあるように試料
の位置を変化させることを可能にした試料表面フォーカ
シング装置を開示している。しかしながら、測定光路に
対する試料表面の傾動を検出し補正することはこの装置
を用いても不可能であり、よって精密な測定に対する前
提を満たすことはできない。

【００１１】米国特許第５１３６１４９号公報には、フ
ォーカシングもウェーハー表面の傾斜状態の決定も可能
なウェーハー表面検査方法が記載されている。この方法
では、光路は対物レンズによって試料表面へ指向せしめ
られ、試料表面で反射した光は２つの光路に分割され
る。そのうち第１の光路は位置検出用のライン型受光器
（ＣＣＤライン）によって記録され、この受光器により
焦点信号が生成される。第２の部分光線は２次元の位置
検出用受光器にあたり、ここで傾斜状態を決定するため
に利用される。その主要な欠点は、焦点位置および傾斜
状態を補正する際に、該焦点位置および傾斜状態の決定
が、したがって再調整の可能性が切り離されていること
である。

【００１２】焦点位置および傾斜状態に対する測定およ
び補正の可能性がこのように互いに依存していると、一
方の大きさを補正すると常に他方も変化し、理想状態へ
の接近を反復的に行なわねばならないので、焦点位置お
よびウェーハーの傾斜状態に対する望ましい前提を満た
すのに時間を要することである。すなわち、まず焦点を
調整して、次に傾斜状態を補正すると、傾斜状態が補正
されたために焦点が再び変位する。この時点では傾斜状
態に対する条件は満たされているが、試料表面は十分に
合焦されていない。次に焦点位置を補正すると、測定装
置に対するウェーハー表面の水平化または方向調整が変
化する恐れがあり、もう一度水平度を調べて、場合によ
っては補正しなければならない。この交互の位置調整は
所望の結果が得られるまで行なわれるが、迅速なチェッ
クまたは製造を満たすものではない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題および手段】この点に鑑
みて、本発明の課題は、冒頭で述べた種類の光学的測定
装置において、試料表面の局所的な傾斜および凹凸を確
定し、測定装置の光軸に対する試料表面の傾斜ずれを補
正し、この補正を高精度で且つ短時間で行い、試料表面
のフォーカシングとは切り離して行なわれるように改良
することである。

【００１４】この課題は、本発明によれば、請求項１の
特徴部分によって解決される。本発明の有利な構成およ
び他の構成は従属項から明らかである。さらに本発明
は、試料表面の局所的な傾斜および凹凸を高精度で且つ
フォーカシングとは独立に決定する測定装置および方法
を提供することをも課題とするものである。

【００１５】この課題は、本発明によれば、請求項６
（装置）および請求項１０（方法）の特徴部分に記載さ
れた構成により解決される。この発明の有利な構成およ
び他の構成は従属項から明らかである。

【００１６】本発明によれば、楕円偏光計と、試料表面
上の法線と、入射光線と出射光線の成す角度を二分する
角度二分線との方向のずれを検出して修正するための装
置とを備えた光学的測定装置において、方向チェック光
線が実質的に角度二分線の方向において測定個所に指向
せしめられ（この場合、方向チェック光線があたる場所
は、楕円偏光計の入手光線があたる場所にある）、方向
チェック光線の戻り反射光線を平面検出器に結合させる
ための光学的手段が設けられ、平面検出器が評価回路と
接続され、評価回路の出力部に、試料表面上の法線の方
向が角度二分線の方向と一致するような所定の位置に平
面検出器上での戻り反射光線の位置が対応するまで試料
を載置した試料テーブルを傾動させる調整システムのた
めの調整命令を提供可能である。

【００１７】平面検出器として４クワドラント検出器を
設けると、各象限にあたる戻り反射光線の光量が角度二
分線の方向からの法線の方向のずれに対する評価基準と
して用いられる。このようにして検出したずれに応じ
て、試料を載置した試料テーブルの傾動を行なう。

【００１８】これにより、少ない技術コストで、高効率
で試料表面の方向調整を可能にする装置が提供される。
この場合、４クワドラントセンサの受光面は、４つの象
限すべてに同じ光量があたったときに、角度二分線の方
向が正確に法線の方向に対応するように位置調整されて
いるのが有利である。

【００１９】本発明の１つの構成では、方向チェック光
線の光源として、合焦可能なダイオードレーザーが設け
られている。ダイオードレーザーは、直線偏光されたた
光、たとえば波長がλ＝６７０ｎｍの光を放射する。ダ
イオードレーザーと試料の表面の間の光路内には、偏光
分割器が設けられ、ダイオードレーザーからみて下流側
には、λ／４プレートが設けられている。直線偏光され
た光は、試料への途上で、λ／４プレートを通過する際
に円偏光の光に変換される。試料から戻る際に、λ／４
プレートを新たに通過するときに円偏光された光から再
び直線偏光された光が生成されるが、π／２の偏光回転
を受ける。これは、偏光分割器の分割面で戻り反射光線
をデカップリングするために利用される。反射した方向
チェック光線は、偏光分割器の分割面から４クワドラン
トセンサの受光面へ誘導される。ここで、すでに述べた
態様で方向チェック光線の位置の評価が行なわれる。し
たがって、既存の光学的アッセンブリを用いて、測定装
置の効率的な低コストの構成を得ることができる。

【００２０】他方、本発明の範囲内では、偏光分割器と
λ／４プレートを中間接続せずに、ダイオードレーザー
の光を転向ミラーを介して試料表面へ指向させ、そこか
ら４クワドラントセンサへ戻すように指向させてもよ
い。これにより光学的アッセンブリの使用数量を減らす
ことができ、とりわけ光路内に非常に輝度が弱いアッセ
ンブリを設けなくて済む。

【００２１】このような構成は、たとえば方向チェック
光線が正確に角度二分線の方向において試料表面へ指向
しないことにより得られる。その結果、試料表面から反
射した方向チェック光線は、来た光路へ再び戻り、４ク
ワドラントセンサを直接に反射光路内へ設置することが
できる。また、光路の案内が別個であるため、試料表面
における方向チェック光線の入射光線と出射光線との相
互の影響が起こりえないという利点も得られる。

【００２２】もちろん本発明は、ダイオードレーザーの
使用に限定されるものではなく、またλ＝６７０ｎｍの
波長に限定されるものでもない。他の適当な光源および
波長も可能である。

【００２３】他の有利な構成では、試料テーブルを傾斜
させるための調整システムは２つのピエゾトランスレー
タを有し、それぞれの一端部は台架なしに枢着され、第
２の端部は試料テーブルで支持されている。この場合、
試料テーブルは３点支持部のごとくトランスレータのこ
れら両端部と、台架なしの支持部で支持され、これら３
つの載置位置は円周上に半径方向において対称に分配さ
れている。

【００２４】特に、本発明による測定装置をウェーハー
表面の層厚のチェックまたは測定と関連させて使用する
場合には、２００μｍのストロークを持ったピエゾトラ
ンスレータを設ける必要があり、他方台架なしの支持部
はプリズム載置部として構成されていてよい。この場
合、円周上にある載置位置の間隔はほぼ１２０ｍｍであ
るのが有利である。

【００２５】さらに本発明は、センターミラーがシャド
ー領域を形成しているミラーレンズにも関する（ミラー
レンズの利用されないアパーチャー空間）。このシャド
ー領域には光学的手段が配置され、この光学的手段は水
平化装置の方向チェック構成をほぼミラーレンズの光軸
に沿って試料上の測定個所へ指向させ、測定個所によっ
て反射した方向チェック光線を位置検出用の検出器へ指
向させる。これにより、測定装置の特にコンパクトで省
スペースの構成が可能である。特に、水平化装置の光路
はミラーレンズの通常の光路とは切り離されている。こ
れにより、反射要素に発生し、測定受光光線を阻害する
方向チェック光線の散乱光が回避される。このようにし
て、共通の光軸を有しているが、放射が相互に浸透し合
わない複数の光路が試料表面へ指向せしめられる。これ
に関し以下に説明する。

【００２６】水平化装置の光線を案内するため、一方で
は、ビームスプリッターが設けられている。このビーム
スプリッターにより、測定個所によって反射した方向チ
ェック光線が照明用の方向チェック光線の光路から切り
離され、検出器へ誘導される。これは、方向チェック光
線がミラーレンズの光軸に対し平行に延在する場合に必
要である。測定個所が光軸に対し正確に垂直に指向して
いる場合には、方向チェック光線は測定対象物自体によ
って反射される。他方、照明用の方向チェック光線と反
射する方向チェック光線とがいくぶん異なっていて、光
軸に対しわずかに傾斜しているようにしてもよい。この
場合には、反射する方向チェック光線を検出器のほうへ
指向させる転向ミラーまたは転向プリズムを設ければ十
分である。測定装置の光軸に対し照明用の方向チェック
光線と反射する方向チェック光線とがいくぶん傾斜して
いる点は、測定装置の光軸に対する測定個所の傾斜を正
確に決定するために、検出器信号を評価する際に考慮さ
れる。

【００２７】もちろん、対物レンズと測定個所の間に２
つの転向要素を配置する構成も可能で、そのうち一方の
転向要素は方向チェック光線を測定個所へ指向させ、他
方の転向要素は反射する方向チェック光線を検出器へ指
向させる。

【００２８】さらに、評価回路と調整システムとによ
り、測定個所を設けた試料の傾斜を次のように変化させ
ることができ、すなわち測定装置の光軸に対する測定個
所の垂直線のずれが所定の値またはゼロに設定または調
整されるように変化させることができる。

【００２９】水平化装置はミラーレンズの通常の機能と
並行して使用される。この機能においてミラーレンズは
光線を測定個所へ案内し、測定個所からくる光線を受光
する。すなわちミラーレンズは照明目的で用いられると
ともに、測定個所をビジュアル観察または電子的に観察
するため、および（または）、フォーカシング装置の光
線を通過させるため、および（または）、測定個所から
くる分光光度計用の光線を受容するために用いられる。
さらに楕円偏光計も、特に分光楕円偏光計も、固有の光
路によって測定個所へ指向されていてよい。

【００３０】さらに本発明は、対物レンズによって結像
される試料上の測定個所の傾斜を測定する方法にも関
し、すなわち光源によって方向チェック光線を生成し、
対物レンズと測定個所の間の領域において対物レンズの
光軸付近にもたらすようにした前記方法にも関するもの
である。方向チェック光線は前記光軸付近において測定
個所の方向へ転向せしめられる。測定個所で方向チェッ
ク光線が反射した後、反射した方向チェック光線は測定
個所と対物レンズの間の領域において光軸の周囲から離
間するように誘導され、位置検出用の検出器に指向せし
められる。検出器信号から、対物レンズの光軸に対する
測定個所の垂直線の傾斜ずれが求められる。

【００３１】この場合、方向チェック光線は対物レンズ
と測定個所の間の領域において対物レンズの光軸に対し
平行に延びるか、或いは対物レンズの光軸に対しわずか
に傾斜して延びている。方向チェック光線が光軸に対し
平行に指向している場合には、測定個所の傾斜を決定す
るための検出器信号の評価は、焦点測定システムによる
測定個所のフォーカシングと独立である。したがって、
測定個所の傾斜を合焦状態とは別個に検出して補正でき
るので有利である。

【００３２】方向チェック光線が光軸に対しわずかに傾
斜している場合には、この傾斜（０−２゜の範囲）は検
出器を調整する際に考慮されるか、或いは検出器信号を
評価する際に考慮される。この場合も、検出器信号の評
価はフォーカシング装置によるフォーカシングとは実質
的に独立である。しかしながら、方向チェック光線が光
軸に平行に延びている場合よりも、傾斜測定用の光学要
素の数量は少ない。

【００３３】上述の傾斜測定方法は、測定個所をピック
アップし、結像させる対物レンズであればいかなる対物
レンズに対しても利用できる。特にミラーレンズにおい
て使用でき、ミラーレンズの使用されないアパーチャー
空間、すなわちミラーレンズのセンターミラーのシャド
ー空間内に、方向チェック光線を測定個所のほうへ転向
させることができ、或いは測定個所から、ミラーレンズ
の他の光線と衝突させずに転向させることができる。

【００３４】また、試料の傾斜を、評価回路および調整
システムを用いて次のように調整でき、すなわち試料の
測定個所上の垂直線と対物レンズの光軸との間で所定の
角度が生じるように調整できる。この角度はゼロに調整
することもでき、または調整器を用いて調整することも
でき、その結果対物レンズの光軸は測定個所上に垂直に
位置するようになる。

【００３５】本発明による測定装置の特に有利な構成
は、楕円偏光計のほかに分光光度計も設けられている場
合に得られる。分光光度計は、楕円偏光計による測定に
加えて層厚測定のためにも利用できる。この場合、試料
測定光線はミラーレンズを通じて試料表面上へ合焦さ
れ、試料からミラーレンズへ戻り反射した試料測定光線
の光は、評価のために分光写真器に送られる。この場合
試料測定光線は、ミラーレンズから出る光線中空円錐部
を形成する。光線中空円錐部はその円錐部尖端によって
測定個所に直立し、円錐部内部の中空空間は試料測定光
線によって利用されない。換言すれば、ミラーレンズ
は、試料の方向に、試料測定光線により利用されない自
由なアパーチャー空間を有する。このアパーチャー空間
の空間的な拡がりは中空円錐部の内部に対応している。

【００３６】試料の水平化、または試料表面の角度ずれ
を補正するための光学的手段および方法ステップと、分
光光度計を用いて試料特性を検出するための光学的手段
および方法ステップとを互いに切り離して、相互の影響
が起こらないようにするため、本発明によれば、方向チ
ェック光線を中空円錐部内部で案内し、或いはミラーレ
ンズによって利用されないアパーチャー空間内で案内す
る。

【００３７】この目的のため、ミラーレンズと試料表面
の間、すなわち前記利用されないアパーチャー空間内に
は、有利にはミラーレンズの光軸に対し４５゜の角度で
傾斜するミラー面を備えた転向ミラーが配置される。ダ
イオードレーザーから来て、試料表面に合焦される方向
チェック光線は、まず光線中空円錐部の横を通って転向
ミラーの転向面へ指向せしめられ、転向ミラーによって
試料表面へ転向せしめられる。このように試料測定光線
の光線中空円錐部内部で方向チェック光線を案内するこ
とにより、方向チェック光線と試料測定光線とを同時に
同じ測定点に合焦させることができ、その際これら光線
は互いに影響しあわず、或いは少なくともほとんど影響
しあわない。

【００３８】方向チェック光線は、試料表面からミラー
レンズの使用されないアパーチャー空間へ戻され、使用
されないアパーチャー空間内部で転向ミラーまで延在
し、すでに述べたようにここから直接または間接に４ク
ワドラントセンサへ指向せしめられる。転向ミラーの外
側輪郭は光線中空円錐部の内側形状に整合されているの
で、ミラーレンズによって使用されないアパーチャー空
間は方向チェック光線に対し最適に利用される。

【００３９】特別な利点としては、すでに述べたよう
に、個々の光路の切り離しが保証されており、それにも
かかわらず、必要な多数の光学的アッセンブリが測定個
所付近に収納されているようなコンパクトな構成も得ら
れることである。

【００４０】もちろん、この種の高精度測定装置では、
楕円偏光計と分光光度計の測定光路に関し、試料表面の
合焦位置をチェックし補正することも可能である。それ
ゆえ、前述の光学的アッセンブリに加えて、焦点測定・
後調整システムも設けられている。この場合、公知の実
施形態から出発して、半分に仕切られたひとみを介して
焦点測定光線が試料表面へ斜めに指向せしめられ、試料
表面によって反射した光の光路内には位置検出用の検出
器が配置されている。試料が光軸の方向へ変位すると、
検出器の出力部には、変位距離に比例して変化する測定
信号を提供でき、この測定信号を用いて焦点位置が検出
され補正される。

【００４１】焦点測定光線は、分光光度法のために用い
られる試料測定光線と同様に、ミラーレンズを通じて測
定個所へ指向せしめられ、他方方向チェック光線はミラ
ーレンズと試料表面との間の領域へ側方から入射し、そ
こに位置決めされている転向ミラーにより測定個所へ指
向せしめられる。

【００４２】このように、本発明の構成によれば、測定
課題を解決するために必要なすべてのアッセンブリおよ
び構成要素が提供され、それにもかかわらず、試料表面
の非常に微小な部分に集中する多数の測定課題および測
定ステップを支障なく実施できるような光学的測定装置
が得られる。

【００４３】すなわち、ミラーレンズを通って測定個所
へ指向せしめられる光線、または測定個所からくる光線
は、照明装置から来て、ビジュアル観察装置および（ま
たは）電子撮像装置へ案内されるとともに、同時に焦点
測定システムおよび（または）分光写真器にも用いられ
る。同時に、楕円偏光測定用の楕円偏光計をも測定個所
に設けてもよい。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明を光学的層厚測定シ
ステムを例にして詳細に説明する。光学的層厚測定シス
テムはウェーハーの製造ラインに属するものであり、所
定のウェーハー構造をチェックするためのものである。
この種の測定装置を図１に概略的に示す。

【００４５】この測定装置は、まず分光光度計の光学的
アッセンブリを有している。分光光度計は照明装置１を
備え、照明装置１内にはハロゲンランプ２が設けられ、
そのフィラメントは同様に照明装置１の一部である重水
素ランプ３のアパーチャーに結合される。これら両ラン
プによって生じた光は場合によっては濾波され、適当な
レンズ４を用いて照明光路５に集められる。

【００４６】照明光路５はミラー、レンズ、絞り（この
ようなケースにおいてこれらの配置は当業者にとって周
知のものであるので、ここで詳細に説明する必要はな
い）を介してビームスプリッター６に達する。ビームス
プリッター６は半透鏡であり、そのスプリッター面にお
いて照明光路５は試料測定光線７と参照光路８とに分岐
せしめられる。場合によっては両光路の強度は異なって
いる。

【００４７】参照光路８は、ミラー、レンズ等の適宜配
置される光学的アッセンブリを用いて分光写真器９へ誘
導される。これに対して試料測定光線７は、転向ミラー
１０により方向転換した後、ミラーレンズ１１を通っ
て、試料テーブル１２上に設置されている試料P（この
場合はウェーハー）に対し指向せしめられる。

【００４８】試料測定光線７により試料P上の目標領域
が照明され、試料表面からミラーレンズ１１に反射して
戻ってきた光は分光写真器９へ供給される。ここで公知
の態様で測定光と参照光とが評価のためにスペクトルに
分解されるとともに、分光写真器９に組み込まれている
ＣＣＤマトリックス（特に符号は付していない）に結像
せしめられる。

【００４９】分光測光法は十分に知られたものであるの
で、この個所でこれ以上の説明は必要ない。合目的には
ＣＣＤカメラ１３を設けるのがよい。ＣＣＤカメラ１３
は試料表面の被検査領域をモニター上に表示させて、有
利には被モニター部分のビジュアル選択を可能にするの
に用いる。ビジュアル観察に用いられる光路１４を試料
Pから来る試料測定光線７にカップリングおよびデカッ
プリングするため、ピンホールミラー１５が設けられて
いる。

【００５０】ウェーハー上の複雑な層システムをも高精
度に且つ確実に測定できるようにするため、本説明に選
定した測定装置には、前述した分光光度計を使用するば
かりでなく、楕円偏光計４５も使用する。したがって、
２つの測定方法による測定結果の検出が可能である。

【００５１】わかりやすくするため、図１においては楕
円偏光計４５のアッセンブリを右上に別個に図示した。
試料P上の測定個所Mと楕円偏光計アッセンブリとの関係
を破線１６で示唆した。

【００５２】楕円偏光計４５により、分光光度計により
測定される構造または測定個所Mと同じものが測定され
る。この目的のため、キセノンランプ１７の光は偏光子
１８とレンズ１９を介して測定個所Mに指向している。
測定個所Mによって反射した光は対物レンズ２０を通
り、且つ分析器２１を介して評価ユニット２２に達す
る。

【００５３】偏光方向と波長が予め与えられている直線
偏光した光は試料Pの表面に対し大きな角度αで指向し
ているので、試料表面で反射すると、偏光成分の波振幅
と位相は入射面に対し平行な方向と垂直な方向とで異な
る変化を示す。この限りでは、偏光状態を調べることに
より、測定個所Mにおける表面構造または層厚を機能的
に類推することができる。

【００５４】楕円偏光計４５のアッセンブリは、入射光
線２３と出射光線２４とがミラーレンズ１１の横を通過
するように配置されている。この点を明瞭にするため、
図１では、楕円偏光計４５の入射光線２３と出射光線２
４を試料テーブル１２上に載置されている試料Pの上方
にもう一度示唆的に示した。

【００５５】小さな構造物の層厚を精密に測定するため
の重要な前提は、第１に、構造物のエッジが測定窓内に
ないことである。これは、構造物のエッジが測定窓内に
あると、層厚の測定結果にエラーが生じるからである。
第２に、試料Pの表面が少なくとも測定点においては、
入射光線２３と出射光線２４の成す角度を二分する角度
二分線２５に対しても垂直なことである。換言すれば、
測定個所Mにおける試料Pの法線Nと、試料Pへの試料測定
光線７の入射方向と、角度二分線２５とは、最大の精度
を持って互いにオーバーラップしていなければならな
い。図１には理想的な状態が象徴的に示されており、試
料表面に対する法線Nは角度二分線２５と一致するよう
に図示されている。この点を明瞭にするため、法線に対
する符号Nを、角度二分線２５の横に括弧つきで示し
た。

【００５６】このような条件を満たすには、層厚を測定
する前に、もしも法線Nが試料測定光線７および角度二
分線２５に対して傾斜していればこれを検出して補正し
なければならない。このような傾斜または傾斜状態は、
ウェーハーの表面自体に凹凸があり、および（または）
ウェーハーが試料テーブル１２上に平らに設置または吸
着されていない場合に生じる。

【００５７】高精度測定のための他の前提は、測定個所
Mの正確な合焦位置が保証されることである。この目的
のため、測定装置は焦点測定システム２６を備えてい
る。焦点測定システム２６は、たとえば従来技術から知
られている原理に従ったレーザーオートフォーカスであ
る。この場合、図１に示唆したように、レーザーダイオ
ードの光は焦点測定光線２７という形態でミラー２８に
より試料Pへ誘導される。焦点測定光線２７の光路内で
はひとみの半分が遮断され、その結果その光は斜めから
試料表面にあたる。試料表面が焦点面内にある場合の
み、光軸に対称な光点が生じる。試料表面が光軸の方向
へずれていると、すなわち試料表面が焦点面の外にある
と、光点は光軸に対し側方へずれる。このようにして焦
点面からの変位に比例した測定信号が発生し、この信号
は接続されている調整システムを介して焦点位置の後調
整のために利用することができる。したがって、レーザ
ーダイオードから出る焦点測定光線２７が半分遮断され
たひとみを介して試料表面へ斜めから指向し、且つ試料
表面によって反射した光の中に位置検出用の検出器が配
置されているような焦点測定システム２６を設けること
ができる。この場合、試料Pが光軸の方向へ変位してい
ると、検出器の出力部から、変位距離に比例して変化す
る測定信号が出力され、この測定信号は試料表面の焦点
位置を修正するために利用される。

【００５８】以上説明した測定装置は、層厚の高精度測
定が可能であるように、以下の条件を満たすことができ
ねばならない。 −まず、できるだけ均質な構造をもった被測定表面部を
選定しなければならない。 −次に、被測定構造が目標領域に入るように試料テーブ
ル１２を移動させる必要がある。この場合、測定個所M
の探索および捕捉のためにＣＣＤカメラ１３を利用でき
る。 −次のステップでは、測定個所Ｍにおける試料表面の法
線Ｎが分光光度計の入射する試料測定光線７の方向およ
び楕円偏光計４５の入射光線２３と出射光線２４の間の
角度を二分する角度二分線２５からずれている場合は、
このずれを検出する必要がある。 −ずれを確定したら、試料Ｐを水平化させる。すなわ
ち、試料Ｐを載置した試料テーブル１２を、角度エラー
が補正されるように傾斜させる。 −さらに、測定を行なう前に、測定個所Ｍにおける試料
表面の焦点位置をチェックし、場合によっては修正す
る。このために設けられている焦点測定システム２６
を、下流側に配置した調整装置をも含めて、試料テーブ
ル１２を光軸方向へ移動させるために利用する。 −この位置修正後、本来の測定を行なうことができ、す
なわち層厚の測定を分光光度計を用いて、或いは楕円偏
光計４５を用いて、或いは両方を用いて行なうことがで
き、並びに試料Ｐの構造をさらに検査することができ
る。

【００５９】以下の説明では、法線Ｎと角度を二分する
角度二分線２５との位置ずれを修正するための方法を簡
単に水平化という概念で表わすことにする。水平化およ
び焦点位置の修正のために従来技術から知られている装
置および方法では、一般に、水平化および合焦に必要な
ステップを互いに独立に行なえないという問題がある。

【００６０】したがって、法線Ｎの方向を測定できるよ
うにするには、まず焦点位置を検出して修正しなければ
ならない。法線Ｎと角度二分線２５との方向のずれを補
正するには、試料Ｐを傾動させねばならないが、焦点ず
れになって望ましくない。すなわち焦点位置を新たに測
定して再度合焦しなければならない。再度の合焦に引き
続いて、水平化がまだとれているかどうかをチェックし
て、場合によってはずれを修正する必要がある。

【００６１】この限りにおいては、水平化と合焦に時間
がかかって望ましくないこと、したがって大量生産また
は流れ作業時に製造速度を速めようとすることへの阻害
にもなることは容易に見て取れる。

【００６２】水平化を修正するため、或いは、測定個所
Ｍにおける試料表面の法線Ｎと角度二分線２５との角度
のずれを補正するため、本発明によれば、水平化装置２
９が設けられている。その方向チェック光線３０は測定
個所Ｍにおいて試料表面へ向けられている。

【００６３】図２には、水平化装置２９の第１実施形態
が図示されている。ここでは光軸３２を備えたミラーレ
ンズ１１が図示され、ミラーレンズ１１を通って測定個
所Mに指向している試料測定光線７と焦点測定光線２７
の光路が示唆されている。

【００６４】図２によれば、水平化装置２９はダイオー
ドレーザー３３を有し、その直線偏光した光、有利には
λ＝６７０nmの光は光学系３４により測定個所Mに合焦
される。他の光学的アッセンブリとして偏光分割器３
５、λ／４プレート３６、転向ミラー３７、転向ミラー
３８が設けられている。ダイオードレーザー３３の直線
偏光したレーザー光はλ／４プレート３６を通過する際
に円偏光した光に変換され、転向ミラー３７と３８を介
して測定個所Mに到達する。

【００６５】測定個所Mによって反射した、方向チェッ
ク光線３０の円偏光した光は、戻り経路にあたり、逆の
順序で再び転向ミラー３７と３８によって転向されて、
新たにλ／４プレートを通過し、その際直線偏光した光
になるが、π／２の偏光回転を伴う。偏光方向が変化し
たために、方向チェック光線３０の戻り反射は偏光分割
器３５の分割面にてデカップリングされ、その際デカッ
プリングされた部分は４クワドラントセンサ３９へ誘導
される。

【００６６】水平化用の光学的手段および方法ステップ
と、焦点位置を測定し修正するための光学的手段と方法
ステップとを十分に切り離しできるように、本発明によ
れば、転向ミラー３８はミラーレンズ１１の、利用され
ない自由アパーチャー空間内に配置されている。

【００６７】この構成を図３に示す。図３は、ミラーレ
ンズ１１を図２よりもさらに拡大して示したものであ
る。ダイオードレーザー３３から来る合焦された方向チ
ェック光線３０は、ミラーレンズ１１の光線中空円錐部
４０の横を通って転向ミラー３８に指向せしめられ、転
向ミラー３８から試料Pのほうへ転向せしめられる。こ
れにより、方向チェック光線３０と光線中空円錐部４０
（そのなかに試料測定光線７と焦点測定光線２７とが延
在している）とは空間的に切り離されて試料Pへ指向せ
しめられる。すなわち方向チェック光線３０と試料測定
光線７または焦点測定光線２７とは互いに著しく影響し
あうことなく、同時に同じ測定個所Mで合焦する。

【００６８】転向ミラー３８は、ミラーレンズ１１のセ
ンターミラー４１の保持部に固定されているのが有利で
あり（図示せず）、図２および図３にも示唆したよう
に、円錐切頭部として実施されている必要があり、その
結果その外側輪郭は光線中空円錐部４０の内側輪郭に適
合する。これによりミラーレンズ１１の支障のないアパ
ーチャーが保証され、他方ミラーレンズ１１により利用
されないアパーチャー空間、すなわちセンターミラー４
１のシャドー領域４１ａは方向チェック光線３０の案内
用に最適に利用される。

【００６９】方向チェック光線３０が合焦されて測定個
所Ｍに指向していることにより、測定結果にエラーを生
じさせるようなラインエッジが測定範囲にある確率が少
なくなる。波長がλ＝６７０ｎｍのダイオードレーザー
３３を使用することにより、測定スポットを小さくする
ことができ、測定領域にラインエッジが存在する確率が
さらに減少する。アッセンブリを位置調整する際には、
方向チェック光線３０を介して測定個所Ｍに指向せしめ
られるスポットがサイズ、位置調整公差および安定性公
差に関し楕円偏光計４５の入射光線２３の入射個所にあ
るよう保証されるべきである。

【００７０】４クワドラント検出器３９の受光面のサイ
ズおよび位置は、反射した方向チェック光線３０のサイ
ズに整合している。反射した方向チェック光線３０のサ
イズは、測定位置と受光面との間の光路の長さに依存し
ている。４つの象限すべてにおいて受光面積が５ｍｍ^２
であるのが有利である。

【００７１】試料を水平化するための方法に関しては後
述し、まず図４に図示した水平化装置２９の第２実施形
態を説明することにする。この実施形態でも、波長がλ
＝６７０ｎｍのダイオードレーザー３３が設けられ、そ
の光は同様に光学系３４（図４には図示していない）に
よって合焦されて方向チェック光線３０として試料Ｐの
表面へ誘導される。しかし、図２の実施形態とは異な
り、光路内には偏光分割器とλ／４プレートは設けられ
ていない。しかしながら、測定個所Ｍに指向せしめられ
る方向チェック光線３０の指向方向は角度二分線２５の
方向に正確に対応しておらず、方向チェック光線３０は
わずかな角度ながら角度二分線２５のほうへ傾斜してい
ることに留意すべきである。

【００７２】この傾斜により、方向チェック光線３０は
試料表面から、該方向チェック光線が試料表面へ指向し
ている方向と同じ方向へ再び戻されることはなく、この
ためダイオードレーザー３３へ戻らずに、対応的に位置
決めされた転向プリズム３７にあたり、そこから４クワ
ドラントセンサ３９へ誘導される。これにより、光学的
アッセンブリの数量がさらに減少し（偏光分割器および
λ／４プレートがなくなる）、さらに方向チェック光線
３０の入射光路と出射光路が互いに切り離されるので、
有利である。

【００７３】図５には、４クワドラントセンサ３９の４
つの象限が例示されている。さらに、測定に関わるX軸
とY軸が図示されている。これらの象限はＯＬ,ＵＬ,Ｏ
Ｒ,ＵＲで定義されている。４クワドラントセンサ３９
はゼロ検出器として使用され、すなわち４つの象限Ｏ
Ｌ,ＵＬ,ＯＲ,ＵＲにそれぞれ円形断面を持った反射方
向チェック光線３０が同じ光量あたったときに、このゼ
ロ検出器の出力部に提供可能な電圧に対し次の数式が得
られる。Ｘ軸に対し０＝（Ｕ_ＯＲ＋Ｕ_ＯＬ）−（Ｕ_ＵＲ＋Ｕ
_ＵＬ）Ｙ軸に対し０＝（Ｕ_ＯＬ＋Ｕ_ＵＬ）−（Ｕ_ＯＲ＋Ｕ
_ＵＲ）反射率ｐに対しＵ_Ｐ＝（Ｕ_ＯＬ＋Ｕ_ＵＬ＋Ｕ_ＯＲ＋Ｕ
_ＵＲ）

【００７４】このようにして４クワドラントセンサ３９
を用いて角度差信号Ｘ、角度差信号Ｙ、複合信号（反射
率に関し）が生じる。複合信号は、ダイオードレーザー
３３のパワーをウェーハー表面の反射率に対し、間に接
続されている調整段を介して整合させるために利用す
る。これはたとえばパルス変調によって行なうことがで
きるが、この場合パルス幅、したがってダイオードレー
ザーのパワーが、反射率が小さくなると大きくなり、逆
に反射率が大きくなると小さくなるようにパルス変調が
行なわれる。

【００７５】角度差信号は、評価回路４６（デジタルコ
ントローラーとして構成されていることができる）を介
して、試料テーブル１２に接続されている調整システム
４７,４７ａのための調整命令に変換される。

【００７６】調整システム４７,４７ａの構成および作
用に関し、まず図６を用いて説明する。図６には、試料
テーブル１２に対する３つの載置位置４２,４３,４４が
平面図で図示されている。これら３つの載置位置４２,
４３,４４は１つの円周上に半径方向に対称に配置され
ており、すなわちこれら載置位置は円周上で等間隔で配
置されている。載置位置４２,４３,４４のそれぞれ２つ
の間の直線距離は１２０ｍｍで実施するのが有利であ
る。この場合、位置４２への載置は台架固定の載置体に
よって実現される。試料テーブル１２はそれぞれ点状に
載置され、載置位置４２のまわりに傾動可能である。

【００７７】残りの２つの載置位置４３と４４はそれぞ
れピエゾトランスレータによって形成される。ピエゾト
ランスレータ（図示せず）は約２００μｍのストローク
長さを持っているのが有利であり、この場合長さの変化
方向に応じて試料テーブル１２は載置位置４３または載
置位置４４または両載置位置４３と４４へ上昇または下
降せしめられ、その際載置位置４２の高さは一定である
ので、図面の面に対し傾動する。

【００７８】試料テーブル１２の傾動に伴って法線Ｎも
傾斜し、ピエゾトランスレータを目的に応じて制御する
ことにより、法線Ｎの傾斜を所定どおりに変化させるこ
とができる。

【００７９】この傾動のために、すでに述べた調整命令
が用いられる。調整命令は、すでに述べた、４クワドラ
ント検出器３９への反射方向チェック光線３０の結像に
依存している。

【００８０】調整命令を獲得するための評価回路４６の
１つの実施形態を図７に示す。ここでは、すでに述べた
象限OL,UL,OR,URの間の数学的関係を実現するための入
力加算・減算増幅器が設けられている。その入力部には
４クワドラントセンサ３９の出力が印加される。反射率
に関するパルス幅調整、およびX軸とY軸のまわりでの回
動に関するパルス幅調整のための通信、制御、調整およ
び保守の用をそれぞれマイクロコントローラーが成す。
入力増幅器とマイクロコントローラーの間には、信号を
整合させるためのA／D変換器がそれぞれ接続されてい
る。マイクロコントローラーの出力部は増幅器を介して
ダイオードレーザー３３に接続され（レーザー方向の再
調整を目的とする）、且つピエゾトランスレータと接続
されている（載置位置４３と４４を上昇または下降させ
る目的のため）。

【００８１】このようにして、本発明によれば、装置全
体のコンパクトな構成が得られ、さらに、装置の作動の
際には水平化と合焦化は互いに切り離されている。した
がって、本発明による装置により以下のような測定過程
を実施することができる。 −試料Pの表面上の被測定個所の選定。 −選定した測定個所MのＣＣＤカメラ１３による探索と
捕捉。 −水平化装置による法線Ｎの方向の測定。 −水平化装置による法線Ｎのずれの補正。 −照準領域における試料表面の焦点位置の測定。 −試料テーブルに接続されている別個のオートフォーカ
スコントロールシステムを介しての焦点位置のずれの補
正。 −分光光度計または楕円偏光計４５による、或いは両測
定システムによる層厚の測定。

【図面の簡単な説明】

【図１】楕円偏光計、分光光度計、水平化装置、焦点測
定装置を備えた光学的測定装置の全体構成図である。

【図２】方向チェック光線を本発明に従って案内する構
成の第１実施形態を示す図である。

【図３】方向チェック光線用の転向ミラーをミラーレン
ズに配置した構成を示す図である。

【図４】方向チェック光線を本発明に従って案内する構
成の第２実施形態を示す図である。

【図５】４クワドラント受光器の受光面の方向に見た図
である。

【図６】調整システムへの試料テーブルの載置位置を示
す図である。

【図７】水平化装置に設けられる評価回路の概略図であ
る。

【符号の説明】

７試料測定光線９分光写真器１１ミラーレンズ１２試料テーブル２３入射光線２４出射光線２５角度二分線２９水平化装置３０方向チェック光線３２ミラーレンズの光軸３３ダイオードレーザー３５偏光分割器３６ラムダ／４プレート３８転向ミラー３９４クワドラントセンサ４０光線中空円錐部４１センターミラー４１ａシャドー領域４５楕円偏光計４６評価回路４７，４７ａ調整システムＭ測定個所Ｐ試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨアヒムヴィーンエッケドイツ連邦共和国デー・07747 イェーナリーゼロッテ・ヘルマン・シュトラーセ 14ベー (72)発明者ギュンターホフマンドイツ連邦共和国デー・07743 イェーナシュピッツヴァイデンウェーク５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光線（２３）が、偏光された光と９０
゜以外の角度（α）を成して試料（P）の表面の測定個
所（M）に指向され、且つ反射した出射光線（２４）を
検査することにより試料の特性、有利には層厚に関する
情報を得るようにした楕円偏光計（４５）と、試料表面
上の法線と、入射光線（２３）と出射光線（２４）の成
す角度を二分する角度二分線（２５）との方向のずれを
検出して修正するための装置とを備えた光学的測定装置
において、方向チェック光線（３０）が実質的に角度二分線（２
５）の方向において測定個所（M）に指向しているこ
と、方向チェック光線（３０）の戻り反射光線を位置検出用
の平面検出器に結合させるための光学的手段が設けられ
ていること、平面検出器が評価回路（４６）と接続されていること、評価回路（４６）の出力部に、試料表面上の法線の方向
が角度二分線（２５）の方向と一致するような所定の位
置に平面検出器上での戻り反射光線の位置が対応するま
で試料（P）を載置した試料テーブル（１２）を傾動さ
せる調整システム（４７,４７ａ）のための調整命令を
提供可能であること、を特徴とする光学的測定装置。
【請求項２】平面検出器として４クワドラント検出器
（３９）が設けられ、各象限にあたる戻り反射光線の光
量が評価基準として用いられ、試料（Ｐ）を載置した試
料テーブル（１２）の傾動を、４つのすべての象限に同
じ光量があたるまで行なうことを特徴とする、請求項１
に記載の光学的測定装置。
【請求項３】方向チェック光線の光源として、合焦可能
なダイオードレーザー（３３）、有利には波長がλ＝６
７０ｎｍのダイオードレーザー（３３）が設けられ、ダ
イオードレーザー（３３）と試料（Ｐ）の表面の間の光
路内に、偏光分割器（３５）と該偏光分割器（３５）の
下流側に配置されるλ／４プレート（３６）とが設けら
れ、方向チェック光線（３０）の戻り反射光線が、偏光
分割器（３５）の分割面から４クワドラントセンサ（３
９）へ誘導されていることを特徴とする、請求項１また
は２に記載の光学的測定装置。
【請求項４】入射光線（２３）が、偏光された光と９０
゜以外の角度（α）を成して試料（P）の表面の測定個
所（M）に指向され、且つ反射した出射光線（２４）を
検査することにより試料の特性、有利には層厚に関する
情報を得るようにした楕円偏光計（４５）と、試料表面
上の法線と、入射光線（２３）と出射光線（２４）の成
す角度を二分する角度二分線（２５）との方向のずれを
検出して修正するための装置と、試料測定光線（７）
が、該試料測定光線（７）によって使用されない自由な
アパーチャー空間を有しているミラーレンズ（１１）を
通って試料（Ｐ）へ指向せしめられ、且つ試料（Ｐ）か
らミラーレンズ（１１）へ戻り反射した光が、評価のた
めに分光写真器（９）に供給されるようにした分光光度
計とを備えた光学的測定装置において、ミラーレンズ（１１）の、使用されない自由なアパーチ
ャー空間内に、方向チェック光線（３０）を案内するた
めの手段が設けられていることを特徴とする光学的測定
装置。
【請求項５】ミラーレンズ（１１）の、使用されない自
由なアパーチャー空間内に、方向チェック光線（３０）
を測定個所（Ｍ）に指向させる転向ミラー（３８）が設
けられ、試料測定光線（７）がミラーレンズ（１１）か
ら出ている光線中空円錐部（４０）として構成され、光
線中空円錐部（４０）の円錐部尖端が測定個所（Ｍ）に
あり、方向チェック光線（３０）が光線中空円錐部（４
０）の内部に延在していることを特徴とする、請求項５
に記載の光学的測定装置。
【請求項６】シャドー領域（４１ａ）を位置固定させる
センターミラー（４１）を備え、試料（Ｐ）の測定個所
（Ｍ）を照明し結像させるミラーレンズ（１１）と、光
学的放射源（３３）および方向チェック光線（３０）お
よび位置決定用の検出器（３９）を有する水平化装置
（２９）とを備えた測定装置において、レンズミラー（１１）のセンターミラー（４１）のシャ
ドー領域（４１ａ）に少なくとも１つの光学的手段（３
８）が設けられ、該光学的手段（３８）は、方向チェッ
ク光線（３０）を実質的にレンズミラー（１１）の光軸
（３２）に沿って案内して試料（Ｐ）の測定個所（Ｍ）
に指向させること、前記光学的手段（３８）が、測定個所（Ｍ）で反射した
方向チェック光線（３０）を位置決定用の検出器（３
９）へ指向させること、を特徴とする測定装置。
【請求項７】光学的手段（３８）は、方向チェック光線
（３０）がミラーレンズ（１１）の光軸（３２）に平行
に指向されるように配置されていること、測定個所
（Ｍ）によって反射した方向チェック光線（３０）を切
り離して検出器（３９）へ指向させるためのビームスプ
リッター（３５）が設けられていることを特徴とする、
請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】測定個所（Ｍ）へ指向されて測定個所
（Ｍ）によって反射した方向チェック光線（３０）が、
ミラーレンズ（１１）の光軸（３２）に対しいくぶん傾
斜していることを特徴とする、請求項６に記載の測定装
置。
【請求項９】検出器信号を評価するための評価回路（４
６）と、試料（Ｐ）の傾斜を変化させるための調整シス
テム（４７,４７ａ）が設けられ、評価回路（４６）と
調整システム（４７,４７ａ）は、光軸（３２）に対す
る測定個所（Ｍ）上の垂直線の傾斜ずれを特定の値に調
整することを特徴とする、請求項６から８までのいずれ
か一つに記載の測定装置。
【請求項１０】対物レンズ（１１）によって結像される
試料（Ｐ）上の測定個所（Ｍ）の傾斜を測定する方法に
おいて、光源（３３）によって方向チェック光線（３０）を生じ
させるステップと、方向チェック光線（３０）を対物レンズ（１１）の光軸
（３２）のほうへ案内し、方向チェック光線（３０）を
対物レンズ（１１）と測定個所（Ｍ）の間の領域へ到達
させるステップと、方向チェック光線（３０）を測定個所（Ｍ）の方向へ転
向させるステップと、方向チェック光線（３０）を測定個所（Ｍ）で反射させ
るステップと、反射した方向チェック光線（３０）を、対物レンズ（１
１）と測定個所（Ｍ）の間で光軸（３２）付近から離間
するように転向させるステップと、反射した方向チェック光線（３０）を位置決定用の検出
器（３９）によって受光するステップと、対物レンズ（１１）の光軸（３２）に対する測定個所
（Ｍ）上の垂直線の傾斜ずれを検出器（３９）の信号か
ら検出するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１１】対物レンズ（１１）と測定個所（Ｍ）の
間の領域において、方向チェック光線（３０）を対物レ
ンズ（１１）の光軸（３２）に対し平行に延在させるこ
とを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】対物レンズ（１１）と測定個所（Ｍ）の
間の領域において、方向チェック光線（３０）を対物レ
ンズ（１１）の光軸（３２）に対しわずかに傾斜させて
延在させることを特徴とする、請求項１０に記載の方
法。
【請求項１３】対物レンズ（１１）が、センターミラー
（４１）を備えたミラーレンズであり、センターミラー
（４１）がシャドー領域（４１ａ）を決定し、ミラーレ
ンズ（１１）のセンターミラー（４１）のシャドー領域
（４１ａ）において方向チェック光線（３０）を転向さ
せることを特徴とする、請求項１０から１２までのいず
れか一つに記載の方法。
【請求項１４】検出器（３９）の信号を評価回路（４
６）により評価するステップと、試料（Ｐ）の測定個所
（Ｍ）上の垂直線と対物レンズ（１１）の光軸（３２）
との間で所定の角度が調整されるように調整システム
（４７,４７ａ）により試料（Ｐ）の傾斜を調整するス
テップとを含んでいることを特徴とする、請求項１０か
ら１３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】検出器（３９）の信号を評価回路（４
６）により評価するステップと、対物レンズ（１１）の
光軸（３２）が測定個所（Ｍ）上に垂直に位置するよう
に調整システム（４７,４７ａ）により試料（Ｐ）の傾
斜を調整するステップとを含んでいることを特徴とす
る、請求項１０から１３までのいずれか一つに記載の方
法。