JP2002040322A - Autofocusing device and mark observing device - Google Patents

Autofocusing device and mark observing device

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JP2002040322A
JP2002040322A JP2000223566A JP2000223566A JP2002040322A JP 2002040322 A JP2002040322 A JP 2002040322A JP 2000223566 A JP2000223566 A JP 2000223566A JP 2000223566 A JP2000223566 A JP 2000223566A JP 2002040322 A JP2002040322 A JP 2002040322A
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JP
Japan
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light
intensity profile
slit
mark
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000223566A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Fukui
達雄 福井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately perform autofocusing. SOLUTION: This autofocusing device is provided with a slit part 3 having an aperture, an irradiation means 1 irradiating the slit part 3 with light, 1st projection means 4, 5 and 6 projecting the image of the slit part 3 to an object surface 21, 2nd projection means 11, 12 and 13 projecting a luminous flux reflected on the surface 21 to an observed image projection surface 8, a light splitting means 31 splitting the luminous flux reflected on the surface 21 into two, a photoelectric conversion means 34 receiving two luminous fluxes split by the splitting means 31, and control means 35 and 36 focusing the surface 21 on the projection surface 8 based on the signal intensity profile of the two luminous fluxes based on an output signal from the conversion means 34. The control means 35 and 36 analyze the signal intensity profile of the two luminous fluxes by plural threshold levels.

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、例えば被検基板上
に自動的に焦点を合わせるオートフォーカス装置及び半
導体ウエハ等の被検基板上のマークを観察するためのマ
ーク観察装置に関するものであり、特に、被検基板上の
マークを観察する顕微鏡や露光装置に装着されるアライ
メント系等に適用して好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autofocus apparatus for automatically focusing on a test substrate and a mark observing apparatus for observing marks on the test substrate such as a semiconductor wafer. In particular, the present invention is suitably applied to a microscope for observing marks on a test substrate, an alignment system mounted on an exposure apparatus, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のオートフォーカス装置として、例
えば特開平6ー214150号公報に開示されているも
のがある。この装置によれば、指標用スリットを透過し
た指標光を被検面に照射し、被検面から反射した光束を
瞳分割プリズムで二光束に分離し、その二光束間の距離
を測定することにより、合焦点位置に関する情報を得て
いた。
2. Description of the Related Art As a conventional autofocus device, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-214150. According to this device, the target surface is irradiated with the index light transmitted through the index slit, the light beam reflected from the test surface is separated into two light beams by the pupil division prism, and the distance between the two light beams is measured. As a result, information on the in-focus position was obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
2光束の光強度プロファイルに基づき、それぞれの光束
のエッジ部分を求め、エッジ間の距離を求めて合焦点位
置に関する情報を得ることになる。
In the above prior art,
Based on the light intensity profiles of the two light beams, the edge portion of each light beam is obtained, and the distance between the edges is obtained to obtain information on the in-focus position.

【0004】しかしながら、光強度プロファイルからエ
ッジ部分を求める際に、被検面のそのエッジ部分に相当
する照射位置に、反射率の低いパターンがかかっている
場合、エッジ部分の検出が正確にできないことがある。
そのような場合、オートフォーカスが正確にできないと
いう問題点があった。
However, when an edge portion is determined from a light intensity profile, if a pattern having a low reflectance is applied to an irradiation position corresponding to the edge portion on the surface to be inspected, the edge portion cannot be detected accurately. There is.
In such a case, there is a problem that the autofocus cannot be performed accurately.

【0005】本発明は、上記のような場合でも、オート
フォーカスが正確に行えるオートフォーカス装置を提供
することを目的とする。
[0005] It is an object of the present invention to provide an auto-focusing device that can accurately perform auto-focusing even in the case described above.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため、
本発明のオートフォーカス装置は、開口を有するスリッ
ト部3と、スリット部3に光を照射する照射手段1と、
スリット部3の像を物体面21に投影させる第1の投影
手段4、5、6と、物体面21で反射した光束を観察像
投影面8に投影させる第2の投影手段11、12、13
と、物体面21で反射した光束を2分割する光分割手段
31と、光分割手段31により分割された2つの光束を
受光する光電変換手段34と、光電変換手段34からの
出力信号に基づいた前記2つの光束の信号強度プロファ
イルに基づいて物体面21を観察像投影面8に合焦させ
る制御手段35、36とを有し、制御手段35、36
は、前記2つの光束の信号強度プロファイルを複数のし
きい値レベルによって解析する構成とした。
Means for Solving the Problems To solve the above problems,
The autofocus device according to the present invention includes a slit section 3 having an opening, an irradiation unit 1 for irradiating the slit section 3 with light,
First projection means 4, 5, 6 for projecting the image of the slit section 3 on the object plane 21 and second projection means 11, 12, 13 for projecting the light beam reflected on the object plane 21 on the observation image projection plane 8;
A light splitting unit 31 that splits the light beam reflected by the object surface 21 into two, a photoelectric conversion unit 34 that receives the two light beams split by the light splitting unit 31, and an output signal from the photoelectric conversion unit 34. Control means 35 and 36 for focusing the object plane 21 on the observation image projection plane 8 based on the signal intensity profiles of the two light fluxes.
Has a configuration in which the signal intensity profiles of the two light beams are analyzed by a plurality of threshold levels.

【0007】また、制御手段35、36は、前記解析に
よって前記2つの光束の信号強度プロファイルのエッジ
を選択し、選択されたエッジ間距離に基づいて合焦動作
を行うこととしてもよい。
Further, the control means 35, 36 may select an edge of the signal intensity profile of the two light beams by the analysis, and perform a focusing operation based on the selected distance between the edges.

【0008】また、本発明のマーク観察装置は、開口を
有するスリット部3と、スリット部3に光を照射する照
射手段1と、スリット部3の像を物体面21のマーク2
0に投影させる第1の投影手段4、5、6と、物体面2
1で反射した光束を観察像投影面8に投影させる第2の
投影手段11、12、13と、物体面21で反射した光
束を2分割する光分割手段31と、光分割手段31によ
り分割された2つの光束を受光する光電変換手段34
と、光電変換手段34からの出力信号に基づいた前記2
つの光束の信号強度プロファイルに基づいて物体面21
を観察像投影面8に合焦させる制御手段35、36と、
観察像投影面8に投影された画像を取り込み、マーク2
0の位置を検出する画像処理手段9とを有し、制御手段
35、36は、前記2つの光束の信号強度プロファイル
を複数のしきい値レベルによって解析する構成とした。
The mark observation apparatus of the present invention comprises a slit section 3 having an opening, an irradiating means 1 for irradiating the slit section 3 with light, and an image of the slit section 3 on a mark 2 on an object plane 21.
First projecting means 4, 5, 6 for projecting to 0, and object plane 2
The second beam splitter 11, 12, and 13 project the light beam reflected by 1 on the observation image projection surface 8, the light beam splitter 31 that splits the light beam reflected by the object surface 21 into two, and the light beam splitter 31 Photoelectric conversion means 34 for receiving the two light beams
And 2 based on the output signal from the photoelectric conversion means 34.
Object plane 21 based on the signal intensity profiles of the two luminous fluxes
Control means 35, 36 for focusing on the observation image projection surface 8;
The image projected on the observation image projection plane 8 is captured, and the mark 2
It has an image processing means 9 for detecting the position of 0, and the control means 35 and 36 are configured to analyze the signal intensity profiles of the two light beams by a plurality of threshold levels.

【0009】また、制御手段35、36は、前記解析に
よって前記2つの光束の信号強度プロファイルのエッジ
を選択し、選択されたエッジ間距離に基づいて合焦動作
を行う構成としてもよい。
Further, the control means 35 and 36 may be configured to select an edge of the signal intensity profile of the two light beams by the analysis and perform a focusing operation based on the selected distance between the edges.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態による
オートフォーカス装置が付いたマーク観察装置の構成を
示す図である。図1において、光源1から射出した広帯
域波長の照明光束は、コンデンサレンズ2によって集光
され、視野絞り3を均一に照明する。視野絞り3は、図
1(a)に示すように、開口(スリット)S1を有す
る。視野絞り3を射出した光束は、照明リレーレンズ4
によってコリメートされ、ビームスプリッタ5により落
射される。さらに、第1対物レンズ6によって集光さ
れ、ウエハ21を垂直に落射する。ここで、視野絞り3
とウエハ21とは共役な位置にあるため、視野絞り3の
スリットS1の像は、照明リレーレンズ4、第1対物レ
ンズ6を介してウエハ21上に結像する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mark observation device provided with an autofocus device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an illuminating light beam of a broadband wavelength emitted from a light source 1 is condensed by a condenser lens 2 and uniformly illuminates a field stop 3. The field stop 3 has an opening (slit) S1 as shown in FIG. The luminous flux emitted from the field stop 3 is converted into an illumination relay lens 4
And the beam is split by the beam splitter 5. Further, the light is condensed by the first objective lens 6 and vertically falls on the wafer 21. Here, the field stop 3
And the wafer 21 are at conjugate positions, so that the image of the slit S1 of the field stop 3 is formed on the wafer 21 via the illumination relay lens 4 and the first objective lens 6.

【0011】スリットS1の像は、ウエハ21上のマー
ク20を照射している。ここで、ウエハ21上に照射さ
れたスリットS1の像の反射光をL1とする。この時、
ウエハ21表面から反射する光束L1は、第1対物レン
ズ6によってコリメートされ、ビームスプリッタ5を透
過し、第2対物レンズ7によって再び集光される。ビー
ムスプリッタ14によって透過分岐される光束は、第1
リレーレンズ12及び第2リレーレンズ13によって撮
像素子であるCCD8の撮像面にウエハマークの像とし
て結像される。CCD8からの出力信号は、画像処理部
9により処理され、前記ウエハマークの位置検出やテレ
ビモニタによる観察が行われる。
The image of the slit S1 illuminates the mark 20 on the wafer 21. Here, the reflected light of the image of the slit S1 irradiated onto the wafer 21 is defined as L1. At this time,
The light beam L1 reflected from the surface of the wafer 21 is collimated by the first objective lens 6, transmitted through the beam splitter 5, and collected again by the second objective lens. The light beam transmitted and branched by the beam splitter 14 is the first light beam.
An image of a wafer mark is formed on the imaging surface of the CCD 8 serving as an imaging device by the relay lens 12 and the second relay lens 13. The output signal from the CCD 8 is processed by the image processing unit 9, and the position of the wafer mark is detected, and observation by a television monitor is performed.

【0012】一方、ビームスプリッタ14を反射分岐さ
れた光束は、AF第1リレーレンズ30によってコリメ
ートされた後、瞳分割ミラー31上に光源の像を結像す
る。光束L1は、瞳分割ミラーによって2光束に分割さ
れ、AF第2リレーレンズ32により再び集光される。
そして、シリンドリカルレンズ33を介してAFセンサ
34上の2箇所に光束L1を計測方向に関して結像す
る。AFセンサ34は、ラインセンサであり、計測方向
とは図中矢印Aの方向である。この計測方向は、図1
(a)においては、矢印A’の方向に対応する。
On the other hand, the light beam reflected and branched by the beam splitter 14 is collimated by the AF first relay lens 30 and then forms an image of the light source on the pupil division mirror 31. The light beam L1 is split into two light beams by the pupil splitting mirror, and is condensed again by the AF second relay lens 32.
Then, the light flux L <b> 1 is imaged in two directions on the AF sensor 34 in the measurement direction via the cylindrical lens 33. The AF sensor 34 is a line sensor, and the measurement direction is the direction of arrow A in the figure. This measurement direction is shown in FIG.
(A) corresponds to the direction of arrow A '.

【0013】図2(a)(b)(c)は、AFセンサ3
4上で得られる2分割された光束L1の結像状態を図示
している。図2(b)は、ウエハ21がCCD8に対し
て合焦状態にある場合の結像状態を示しており、分割さ
れた2光束それぞれの結像位置の中心をP1、P2とし
た。これに対して、ウエハ21が合焦状態よりも下方に
ある場合は、図2(a)で示したように、2光束それぞ
れの結像位置の中心が前記P1、P2より互いに近づく
方向にずれた状態となる。また、反対にウエハ21が合
焦位置よりも上方にある場合は、前記P1、P2より互
いに離れた方向へずれた図2(c)で示した状態とな
る。よって、ステージ22を垂直方向に上下すること
で、2光束L2LとL2Rの像は計測方向に関して互い
に近づいたり離れたりする。そして、2光束の結像位置
についての情報を含んだAFセンサ34からの検出信号
は信号処理部35で処理され、2光束間の距離を算出す
る。こうしたAF検出方式の利点は、スリットS1の非
計測方向の長さを長くとることによるウエハの反射率ム
ラを平均化する効果と、瞳分割によるウエハ反射率ムラ
の影響低減効果が挙げられる。
FIGS. 2A, 2B and 2C show the AF sensor 3
4 illustrates an image-forming state of a two-divided light beam L1 obtained on FIG. FIG. 2B shows an image-forming state when the wafer 21 is in focus with respect to the CCD 8, and the centers of the image-forming positions of the two divided light beams are P1 and P2. On the other hand, when the wafer 21 is below the in-focus state, as shown in FIG. 2A, the centers of the image forming positions of the two light fluxes are shifted in a direction closer to each other than P1 and P2. State. On the other hand, when the wafer 21 is located above the in-focus position, the state shown in FIG. 2C is shifted in a direction away from P1 and P2. Therefore, by moving the stage 22 up and down in the vertical direction, the images of the two light beams L2L and L2R move closer to or away from each other in the measurement direction. Then, a detection signal from the AF sensor 34 including information on the image forming position of the two light beams is processed by the signal processing unit 35 to calculate a distance between the two light beams. Advantages of such an AF detection method include an effect of averaging the reflectance unevenness of the wafer by increasing the length of the slit S1 in the non-measurement direction, and an effect of reducing the influence of the wafer reflectance unevenness by pupil division.

【0014】さらに、画像処理部35では、算出された
2光束間の距離を、予め記憶されている合焦状態におけ
る2光束間の距離と比較し、両者の差を計算して焦点位
置情報としてステージ制御部36へ出力する。ステージ
制御部36では、入力情報に基づいてステージを上下に
移動させ、ウエハ21上のウエハマーク像をCCD8に
対して合焦させる。
Further, the image processing unit 35 compares the calculated distance between the two light beams with a previously stored distance between the two light beams in the focused state, calculates the difference between the two light beams, and obtains the difference as focus position information. Output to the stage control unit 36. The stage control unit 36 moves the stage up and down based on the input information, and focuses the wafer mark image on the wafer 21 with respect to the CCD 8.

【0015】次に、本実施形態の信号処理部及び処理方
法に関して説明する。
Next, a signal processing section and a processing method of the present embodiment will be described.

【0016】図3は、スリットS1によって照明されて
いる部分と観察マークを含んだ観察視野を示す図であ
り、観察視野外のパターンがスリットS1のエッジ部に
かかっている状態を示す図である。また、スリット像の
計測方向の強度プロファイルも記載している。前述のよ
うに、反射率ムラの平均化効果を持たせるため、観察視
野外にも広くスリット領域を確保している。そのため
に、スリット領域内に観察マーク周辺のパターンが入り
込みやすい。図3においては、他の部分より暗い観察視
野外パターンがスリットS1のエッジにかかっているた
め、強度プロファイルのエッジ部がなだらかに傾斜を持
っている。
FIG. 3 is a view showing the observation field including the portion illuminated by the slit S1 and the observation mark, and shows a state in which a pattern outside the observation field is applied to the edge of the slit S1. . In addition, the intensity profile in the measurement direction of the slit image is also described. As described above, in order to have an effect of averaging the reflectance unevenness, a slit region is widely secured outside the observation visual field. Therefore, the pattern around the observation mark easily enters the slit area. In FIG. 3, since the pattern outside the observation visual field that is darker than the other portions is applied to the edge of the slit S1, the edge portion of the intensity profile has a gentle slope.

【0017】このような状態の場合、AFセンサ34か
らの検出信号に基づく強度プロファイルは図4に示すよ
うになる。図4において、強度プロファイルL、Rは、
2分割されてAFセンサ34上に結像された結果得られ
る2つの強度プロファイルを示している。
In such a state, the intensity profile based on the detection signal from the AF sensor 34 is as shown in FIG. In FIG. 4, the intensity profiles L and R are
2 shows two intensity profiles obtained as a result of being divided into two and forming an image on the AF sensor 34.

【0018】本実施形態においては、2つのスライスレ
ベルを設けて、強度プロファイルを解析する。図4にお
いて、SL1、SL2は、それぞれスライスレベルを表
している。スライスレベルSL1と2つの強度プロファ
イルL、Rのエッジ部との交点をそれぞれL11、L21、
R11、R21とし、スライスレベルSL2と2つの強度プ
ロファイルL、Rのエッジ部との交点をそれぞれL12、
L22、R12、R22とする。
In the present embodiment, two slice levels are provided and an intensity profile is analyzed. In FIG. 4, SL1 and SL2 each represent a slice level. The intersection points between the slice level SL1 and the edge portions of the two intensity profiles L and R are denoted by L11, L21, and L21, respectively.
Let R11 and R21 be the intersections between the slice level SL2 and the edges of the two intensity profiles L and R, respectively L12 and R21.
L22, R12, and R22.

【0019】まず、2つの強度プロファイルのエッジ間
距離を求める。図4において、横軸をX軸とし、交点L
11、L21、R11、R21、L12、L22、R12、R22のX座
標をそれぞれ、l11、l21、r11、r21、l12、l22、
r12、r22とする。
First, the distance between edges of two intensity profiles is obtained. In FIG. 4, the horizontal axis is the X axis, and the intersection L
X coordinates of 11, L21, R11, R21, L12, L22, R12, and R22 are respectively represented by l11, l21, r11, r21, l12, l22,
r12 and r22.

【0020】スライスレベルSL1との交点L11とR11
との距離D11は、 D11=r11ーl11 スライスレベルSL1との交点L21とR21との距離D21
は、 D21=r21ーl21 スライスレベルSL2との交点L12とR12との距離D12
は、 D12=r12ーl12 スライスレベルSL2との交点L22とR22との距離D22
は、 D22=r22ーl22 となる。
Intersection points L11 and R11 with the slice level SL1
Is the distance D11 between the intersection L21 and R21 with the slice level SL1.
Is the distance D12 between the intersection L12 and R12 with the slice level SL2.
Is the distance D22 between the intersection L22 and R22 with the slice level SL2.
Is D22 = r22-l22.

【0021】次に、それぞれのスライスレベルでのエッ
ジ間距離の差を求める。
Next, the difference between the distances between edges at each slice level is determined.

【0022】スライスレベルSL1でのエッジ間距離D
11とスライスレベルSL2でのエッジ間距離D12との差
をΔD1とすると ΔD1=|D11−D12| スライスレベルSL2でのエッジ間距離D21とスライス
レベルSL2でのエッジ間距離D22との差をΔD2とす
ると ΔD2=|D21−D22| ΔD1は、エッジE1に対応するエッジ間距離の差であ
り、ΔD2は、エッジE2に対応するエッジ間距離の差
である。
Edge distance D at slice level SL1
Assuming that the difference between the edge distance D12 at the slice level SL2 and the edge distance D12 at the slice level SL2 is ΔD2, the difference between the edge distance D21 at the slice level SL2 and the edge distance D22 at the slice level SL2 is ΔD2. Then, ΔD2 = | D21−D22 | ΔD1 is the difference between the distances between edges corresponding to edge E1, and ΔD2 is the difference between the distances between edges corresponding to edge E2.

【0023】上記のようにして求めたエッジ間距離D1
1、D21、D12、D22は理想的にはほぼ等しい値となる
はずである。
The distance D1 between edges obtained as described above
1, D21, D12, and D22 should ideally have substantially equal values.

【0024】また、図4において、2分割されてAFセ
ンサ上に結像された結果得られる2つの強度プロファイ
ルのそれぞれの傾斜部α1、α2(観察視野外パターンに
よって生じたもの)は、同じ形を有しているはずであ
る。しかしながら、実際には、オートフォーカスの光学
系の収差によって両者は同じ形にならない。
In FIG. 4, the slopes α1 and α2 (generated by the pattern outside the observation field) of the two intensity profiles obtained as a result of being divided into two and formed on the AF sensor have the same shape. Must have. However, actually, the two do not have the same shape due to the aberration of the optical system of the autofocus.

【0025】このような場合、スライスレベルが高いと
エッジE2の傾斜部α1、α2がスライスレベルにかかっ
てしまうので、それに基づいてエッジ間距離を求めると
誤差を含んでしまう。スライスレベルが強度プロファイ
ルの最大値に対して十分低ければ、上記の誤差を避ける
ことができる場合もあるが、観察視野外パターンの反射
率がさらに低い場合は、スライスレベルが低くても傾斜
部にかかってしまい、対策としては不十分である。そこ
で、本実施形態では、複数のスライスレベルを設けて、
観察視野外パターンの影響を受けていない側のエッジ情
報のみ検出し合焦動作を行うこととしている。
In such a case, if the slice level is high, the slopes α1 and α2 of the edge E2 are affected by the slice level. Therefore, if the distance between edges is calculated based on the slice level, an error is included. If the slice level is sufficiently low with respect to the maximum value of the intensity profile, the above error may be avoided in some cases. It is not enough as a countermeasure. Therefore, in the present embodiment, a plurality of slice levels are provided,
The focus operation is performed by detecting only the edge information on the side not affected by the pattern outside the observation visual field.

【0026】上記エッジ間距離の差であるΔD1とΔD
2を比較した場合、観察視野外パターンの影響を受けて
いるエッジでの値の方が大きくなる。すなわち、上記の
例では、ΔD2の値の方が大きくなる。そこで、値が小
さい方に基づくエッジの情報に基づいて合焦動作を行
う。この場合ΔD1に基づくエッジE1の情報によって
合焦動作を行う。
.DELTA.D1 and .DELTA.D which are differences between the edge distances.
When comparing No. 2, the value at the edge affected by the pattern outside the observation visual field becomes larger. That is, in the above example, the value of ΔD2 is larger. Therefore, a focusing operation is performed based on edge information based on the smaller value. In this case, the focusing operation is performed based on the information of the edge E1 based on ΔD1.

【0027】なお、スライスレベルを2つ以上設け、そ
れぞれのスライスレベルで各エッジ間距離を求め、各エ
ッジ間距離のバラツキから合焦動作に用いるエッジを判
断してもよい。観察視野外パターンの影響がないエッジ
のエッジ間距離はバラツキが小さいと考えられる。
It is also possible to provide two or more slice levels, obtain the distance between edges at each slice level, and determine the edge to be used for the focusing operation from the variation in the distance between edges. It is considered that there is little variation in the distance between edges that are not affected by the pattern outside the observation visual field.

【0028】以上により、本実施形態においては、強度
プロファイルを複数のスライスレベルにて高速に解析が
可能な信号処理部を設けることによって、観察視野外の
パターンの影響がない側のエッジを判断できる。従っ
て、焦点位置情報に関する検出精度が向上する。よっ
て、本装置を半導体ウエハ等の被検基板上のマーク観察
位置のオートフォーカスに応用した場合、鮮明なウエハ
マーク像を撮像することが可能になり、高精度なマーク
寸法計測やマーク位置検出が可能となる。
As described above, in the present embodiment, by providing the signal processing unit capable of analyzing the intensity profile at a plurality of slice levels at a high speed, it is possible to determine an edge on the side outside the field of view that is not affected by the pattern. . Therefore, the detection accuracy for the focal position information is improved. Therefore, when this apparatus is applied to autofocus of a mark observation position on a test substrate such as a semiconductor wafer, a clear wafer mark image can be captured, and highly accurate mark dimension measurement and mark position detection can be performed. It becomes possible.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように請求項1〜4の発明によれ
ば、信号強度プロファイルを複数のしきい値レベルによ
って解析することにより合焦制御を行うので、物体面に
投影されたスリット部の像のエッジに物体面の反射率の
低いパターンがかかった場合でも、正確に合焦制御を行
うことができる。
As described above, according to the first to fourth aspects of the present invention, the focus control is performed by analyzing the signal intensity profile using a plurality of threshold levels. The focus control can be performed accurately even when a pattern having a low reflectance on the object surface is applied to the edge of the image.

【0030】また、請求項2および4の発明によれば、
2つの光束の信号強度プロファイルのエッジを選択し、
選択されたエッジ間距離に基づいて合焦動作を行うの
で、物体面に投影されたスリット部の像のエッジに物体
面の反射率の低いパターンがかかった場合でも、そのパ
ターンの影響を受けていないエッジを選択することが可
能となり、正確に合焦制御を行うことができる。
According to the second and fourth aspects of the present invention,
Select the edges of the signal intensity profile of the two beams,
Since the focusing operation is performed based on the selected distance between edges, even if a pattern with a low reflectance on the object surface is applied to the edge of the image of the slit portion projected on the object surface, the pattern is affected by the pattern. It is possible to select a non-existing edge, so that focusing control can be performed accurately.

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

【図1】本発明の実施形態によるオートフォーカス装置
が付いたマーク観察装置の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a mark observation device provided with an autofocus device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態によるオートフォーカス装置
のAFセンサ34上で得られる2分割された光束L1の
結像状態を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an image forming state of a two-divided light beam L1 obtained on an AF sensor 34 of the autofocus device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態によるオートフォーカス装置
における、スリットS1によって照明されている部分と
観察マークを含んだ観察視野を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an observation field including a portion illuminated by a slit S1 and an observation mark in the autofocus apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態によるオートフォーカス装置
における、AFセンサ34からの検出信号に基づく強度
プロファイルを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an intensity profile based on a detection signal from an AF sensor in the autofocus device according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光源、2:コンデンサレンズ、3:視野絞り、4:
照明リレーレンズ、5:ハーフプリズム、6:第1対物
レンズ、7:第2対物レンズ、8:CCD、9:画像処
理部、10:照明開口絞り、11:結像開口絞り、1
2:第1リレーレンズ、13:第2リレーレンズ、1
4:ハーフプリズム、20:マーク、21:ウエハ、2
2:ステージ、30:AF第1リレーレンズ、31:瞳
分割ミラー、32:AF第2リレーレンズ、33:シリ
ンドリカルレンズ、34:AFセンサ、35:信号処理
部、36:ステージ制御部。
1: light source, 2: condenser lens, 3: field stop, 4:
Illumination relay lens, 5: half prism, 6: first objective lens, 7: second objective lens, 8: CCD, 9: image processing unit, 10: illumination aperture stop, 11: imaging aperture stop, 1
2: 1st relay lens, 13: 2nd relay lens, 1
4: half prism, 20: mark, 21: wafer, 2
2: stage, 30: AF first relay lens, 31: pupil division mirror, 32: AF second relay lens, 33: cylindrical lens, 34: AF sensor, 35: signal processing unit, 36: stage control unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 526A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/30 526A

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】開口を有するスリット部と、 前記スリット部に光を照射する照射手段と、 前記スリット部の像を物体面に投影させる第1の投影手
段と、 前記物体面で反射した光束を観察像投影面に投影させる
第2の投影手段と、 前記物体面で反射した光束を2分割する光分割手段と、 前記光分割手段により分割された2つの光束を受光する
光電変換手段と、 前記光電変換手段からの出力信号に基づいた前記2つの
光束の信号強度プロファイルに基づいて前記物体面を前
記観察像投影面に合焦させる制御手段とを有し、 前記制御手段は、前記2つの光束の信号強度プロファイ
ルを複数のしきい値レベルによって解析することを特徴
とするオートフォーカス装置。
A slit having an opening; an irradiating means for irradiating the slit with light; a first projecting means for projecting an image of the slit on an object plane; and a light beam reflected by the object plane. A second projection unit that projects the light beam reflected on the object surface into two, a light splitting unit that splits the light beam reflected by the object surface, a photoelectric conversion unit that receives the two light beams split by the light splitting unit, Control means for focusing the object plane on the observation image projection plane based on a signal intensity profile of the two light fluxes based on an output signal from a photoelectric conversion means, wherein the control means comprises: An autofocus apparatus for analyzing the signal intensity profile of the image signal based on a plurality of threshold levels.
【請求項2】請求項1に記載のオートフォーカス装置で
あって、 前記制御手段は、前記解析によって前記2つの光束の信
号強度プロファイルのエッジを選択し、選択されたエッ
ジ間距離に基づいて合焦動作を行うことを特徴とするオ
ートフォーカス装置。
2. The auto-focusing device according to claim 1, wherein said control means selects an edge of a signal intensity profile of said two light beams by said analysis, and selects an edge based on the selected distance between edges. An auto-focusing device for performing a focusing operation.
【請求項3】開口を有するスリット部と、 前記スリット部に光を照射する照射手段と、 前記スリット部の像を物体面のマークに投影させる第1
の投影手段と、 前記物体面で反射した光束を観察像投影面に投影させる
第2の投影手段と、 前記物体面で反射した光束を2分割する光分割手段と、 前記光分割手段により分割された2つの光束を受光する
光電変換手段と、 前記光電変換手段からの出力信号に基づいた前記2つの
光束の信号強度プロファイルに基づいて前記物体面を前
記観察像投影面に合焦させる制御手段と、 前記観察像投影面に投影された画像を取り込み、前記マ
ークの位置を検出する画像処理手段とを有し、 前記制御手段は、前記2つの光束の信号強度プロファイ
ルを複数のしきい値レベルによって解析することを特徴
とするマーク観察装置。
3. A slit section having an opening, an irradiating means for irradiating the slit section with light, and a first section for projecting an image of the slit section onto a mark on an object plane.
Projection means for projecting a light beam reflected on the object surface onto an observation image projection surface, a light dividing device for dividing the light beam reflected on the object surface into two, and divided by the light dividing device. Photoelectric conversion means for receiving the two light fluxes, and control means for focusing the object plane on the observation image projection plane based on a signal intensity profile of the two light fluxes based on an output signal from the photoelectric conversion means. Image processing means for capturing an image projected on the observation image projection surface and detecting the position of the mark, wherein the control means sets the signal intensity profile of the two light fluxes by a plurality of threshold levels. A mark observation device characterized by analyzing.
【請求項4】請求項3に記載のマーク観察装置であっ
て、 前記制御手段は、前記解析によって前記2つの光束の信
号強度プロファイルのエッジを選択し、選択されたエッ
ジ間距離に基づいて合焦動作を行うことを特徴とするマ
ーク観察装置。
4. The mark observing device according to claim 3, wherein the control means selects an edge of the signal intensity profile of the two light beams by the analysis, and selects an edge based on the selected distance between edges. A mark observing device for performing a focusing operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006313835A (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Nikon Corp Method of evaluating image formation optical system and position detecting device

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