JP2005025060A - 顕微鏡装置の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な顕微鏡装置の調整方法を得ること。
【解決手段】測定マーク６３に照明光を照射する照明光学系１０と、前記測定マーク６３からの反射光を集光して前記測定マーク６３の像を撮像装置３１に結像させる結合光学系２０とを有し、前記撮像装置３１により得られた画像信号を処理して前記測定マーク６３の位置ずれを検出する顕微鏡装置の調整方法であって、前記照明光学系１０の照明開口絞り位置、または該開口絞り位置の共役位置の近傍に前記照明光の光軸をずらす光学素子１３を配置し、前記画像信号の照明光波長依存性が極小となるように前記光学素子１３を調整すること。
【選択図】 図１
【解決手段】測定マーク６３に照明光を照射する照明光学系１０と、前記測定マーク６３からの反射光を集光して前記測定マーク６３の像を撮像装置３１に結像させる結合光学系２０とを有し、前記撮像装置３１により得られた画像信号を処理して前記測定マーク６３の位置ずれを検出する顕微鏡装置の調整方法であって、前記照明光学系１０の照明開口絞り位置、または該開口絞り位置の共役位置の近傍に前記照明光の光軸をずらす光学素子１３を配置し、前記画像信号の照明光波長依存性が極小となるように前記光学素子１３を調整すること。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡装置の照明光の調整方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
金属顕微鏡を用いた標本パターンの測定検査において、標本に照射される照明光のテレセントリック量が測定精度に大きく関与するため、照明開口絞りの位置決めを高精度にする等の対処がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７７２９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記開示例の構成ではリレーレンズ系の構成レンズの傾きや中心ずれといった誤差要因により、開口絞りの像の位置が照明光の波長により変化しやすいという問題があった。この問題を解決するために本出願人は、特許願２００３−０５４０５８号公報において、照明開口絞り位置、またはその共役位置の近傍に照明光の光軸をずらす光学要素を挿入し、開口絞りの２次像の色ずれを補正することを提案している。
【０００５】
本発明は、上記提案に関し、さらに簡便な顕微鏡装置の調整方法を提案することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、測定マークに照明光を照射する照明光学系と、前記測定マークからの反射光を集光して前記測定マークの像を撮像装置に結像させる結合光学系とを有し、前記撮像装置により得られた画像信号を処理して前記測定マークの位置ずれを検出する顕微鏡装置の調整方法であって、前記照明光学系の照明開口絞り位置、または該開口絞り位置の共役位置の近傍に前記照明光の光軸をずらす光学素子を配置し、前記画像信号の照明光波長依存性が極小となるように前記光学素子を調整することを特徴とする顕微鏡装置の調整方法を提供する。
【０００７】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、一定の幅を有する線状の掘り込みが一定の間隔で周期的に配置されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、中心を同じくする少なくとも２つの四角形状の小さい掘り込みからなり、前記２つの四角形状の掘り込みの深さが異なることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、前記顕微鏡装置の焦点距離の２から６倍の掘り込みを有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態にかかるマーク位置検出装置の概略構成図である。図２は、本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における、照明光学系の光学部材のチルト誤差による、照明テレセントリシティーのずれの一例を示す図である。図３は、照明光束が傾斜した際の、測定マークプロファイルを示す図であり、（ａ）は、測定マークの断面を示し、入射光の色（波長）の違いによる入射方向の違いを模式的に示した図であり、（ｂ）は測定マークから得られる波形の非対称をそれぞれ示す図である。図４は、平行平面板の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は、平行平板が傾斜していないときの青色光束、赤色光束それぞれの光路を示し、（ｂ）は平行平面板が傾斜しているときの青色光束、赤色光束それぞれの光路をそれぞれ示す図である。図５〜図７は、それぞれ第１〜第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、それぞれ（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【００１２】
図１において、図示するように、紙面に垂直な方向をＸ軸方向、紙面上で左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。
【００１３】
本実施の形態にかかる顕微鏡装置（以後、マーク位置検出装置と記す）は、ステージ６１と、ステージ６１に載置した測定マークを照明する照明光学系１０と、測定マークからの反射光を集光して結像する結像光学系２０と、結像光学系２０により結像された像を撮影する撮影装置３０と、撮影装置３０により得られた撮影画像の画像信号を処理する画像処理装置４０と、撮像装置３０上に測定マークの像を焦点合わせするオートフォーカス（ＡＦ）装置５０とを備えている。
【００１４】
図１に示すマーク位置測定装置は、ウエハ６２の上に形成された測定マーク６３におけるレジストマークの重ね合わせずれを測定するものであり、測定に際してウエハ６２は、回転および水平移動（Ｘ−Ｙ方向移動）可能で、且つ上下移動（Ｚ方向移動）可能に構成されたステージ６１の上に載置される。このようなステージの移動制御のためステージ制御部６４が設けられている。測定マーク６３は、ウエハ６２の下地パターンの上に所定のレジストパターンをフォトリソグラフィ工程により形成させるときに、例えば図３（ａ）に示すように、ウエハ６２の各ショット領域の端部に形成された矩形状の下地マーク６３ｂの上に矩形状のレジストマーク６３ａを形成して作られており、本実施の形態に係るマーク位置検出装置により、下地マーク６３ｂに対するレジストマーク６３ａの重ね合わせずれを測定する。
【００１５】
照明光源１１から射出した白色光からなる照明光束は、照明開口絞り１２によって照明光束径が制限され、照明光学系平行平面板（以後、第１平行平面板と記す）１３を透過し、コンデンサーレンズ１４によって集光され視野絞り１５を均一に照明する。
【００１６】
視野絞り１５は図１中に斜線を施して示すように、略長方形の開口部Ｓ１を有している。なお、開口部Ｓ１を図１中に拡大して示しているが、図示のようにＸ軸およびＺ軸に対して略４５度傾けて配置され、ＸＺ平面内で図中ＡおよびＢで示す方向に移動可能に構成されている。なお、この照明光学系１０において、照明開口絞り１２の位置調整（Ｘ−Ｚ方向の位置）を行う機構（図示せず）が設けられている。
【００１７】
視野絞り１５を射出した照明光束は照明リレーレンズ１６によってコリメートされ、平行光束となり、第１ビームスプリッター１７に入射する。第１ビームスプリッタ１７において反射された照明光束は−Ｚ方向（図中、下方）に反射され、第１対物レンズ１８によって集光されてステージ６１に載置されたウエハ６２の測定マーク６３を垂直に照射する。このように、照明光学系１０は、照明光の主光線の傾き（照明テレセントリシティー）がウエハ６２に対して垂直となるように構成されている。ここで視野絞り１５と測定マーク６３とは、照明光学系１０において共役な位置に配設されており、ウエハ６２の測定マーク６３に対して、開口絞り１５の開口部Ｓ１の形状に対応する略長方形の領域が照明光により照射される。また、第１対物レンズ１８の仮想瞳面１９は照明開口絞り１２と共役な位置関係にある。
【００１８】
結像光学系２０において、測定マーク６３により反射された反射光Ｌ１は第１対物レンズ１８によってコリメートされ、第１ビームスプリッター１７を透過し、第１ビームスプリッタ１７の上方に配置された第２対物レンズ２１によって１次像面２７に集光される。この集光された光束は、第２ビームスプリッター２２によって透過および反射分岐される。
【００１９】
透過光束は、第１リレーレンズ２３を透過後、結像光学系平行平面板（以後、第２平行平面板と記す）２４を透過し、結像開口絞り２５により光束径を所定の径に制限され、第２リレーレンズ２６によって２次結像面２８に測定マーク６３の像を結像する。この２次像面と等価な位置に撮像装置３０の撮像素子（例えば、ＣＣＤ素子等）３１が配設され、撮像素子３１の表面に測定マーク６３の像が結像される。撮像素子３１からの出力信号は画像処理装置４０により処理され、ウエハ６２上の測定マーク６３の位置検出や重ね合わせ量の計測及びテレビモニターによる観察を行う。また、仮想瞳面１９と結像開口絞り２５とは共役な位置関係にある。この結像光学系２０において、第２対物レンズ２１および結像開口絞り２４の位置調整（Ｘ−Ｙ方向の位置）を行う機構（図示せず）がそれぞれ設けられている。
【００２０】
第２ビームスプリッター２２により反射分岐された光束はＡＦ第１リレーレンズ５１によってコリメートされた後、平行平面板５２を透過し、瞳分割ミラー５３上に照明開口絞り１２の像を結像する。
【００２１】
平行平面板５２は照明開口絞り１２の像を瞳分割ミラー５３の中心に位置調整するためのものであり、チルト調整が可能な機構になっている。平行平面板５２を透過した光束は瞳分割ミラー５３によって二つの光束に分離され、ＡＦ第２リレーレンズ５４によりそれぞれシリンドリカルレンズ５５を介してＡＦセンサー５６上の２個所にそれぞれの光束を計測方向に関して結像する。また、非計測方向に関してはシリンドリカルレンズ５５が屈折力を持ち、分離された二つの光束はＡＦセンサー５６上にそれぞれ光源像を結像する。オートフォーカスの動作原理は公知（例えば、特開２００２−１６４２６６）の原理を利用しているので、本明細書では説明を省略する。このようにして、本発明の実施形態にかかるマーク位置検出装置が構成されている。
【００２２】
本実施の形態にかかるマーク位置検出装置では、照明光学系１０の光軸に略平行な光束中に第１平行平面板１３が、結像光学系２０の光軸に略平行な光束中に第２平行平面板２４が設けられて、マーク検出装置の測定誤差ＴＩＳの波長による差を最小にするような調整が可能に構成されている。
【００２３】
次に、本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における照明光学系１０に配置した第１平行平面板１３の機能と調整方法について説明する。
【００２４】
図１に示すような照明光学系１０および結像光学系２０を配置する場合、各々の光学部材を金物で固定し、そのブロックをコリメータ等の器具を用いて光軸に対して平行に配置する。しかしながら、金物ブロックの加工精度や配置する際の調整誤差等で各光学部材がチルト誤差を持つ。特に照明開口絞り１２と共役な位置関係にある第１対物レンズ１８の射出瞳近傍の仮想瞳面１９と照明開口絞り１２との間に配置された光学部材がチルト誤差を持つ場合に、照明開口絞り１２の像の結像位置が照明光の色（波長）によってＸ軸またはＹ軸方向にずれることになる。これは、照明光学系１０の照明テレセントリシティーがＸ軸またはＹ軸方向にずれることに対応している。
【００２５】
図２は、第１ビームスプリッタ１７にチルト誤差が生じた場合の一例を示している。このような場合、仮に照明光の中心波長では照明テレセントリシティーがウエハ６２面に対して垂直であっても、中心波長よりも短波長側（例えば、青色光ＬＢ）もしくは長波長側（例えば、赤色光ＬＲ）の光束は照明テレセントリシティーがウエハ６２面に対して傾きを持つことになる。その結果、図３（ａ）に示すように短波長側（ＬＢ）もしくは長波長側（ＬＲ）の光束は測定マーク６３を斜め方向より照明することになり、図３（ｂ）に示すように、撮像素子３１に結像される測定マーク６３像の画像信号プロファイルは非対称となる。
【００２６】
一般的に内Ｂｏｘ６３ａと外Ｂｏｘ６３ｂの構造および物性は異なるため、測定マーク６３のエッジ部からの反射率の波長特性は異なると考えられる。そのため、各Ｂｏｘ６３ａ、６３ｂの測定マーク６３の反射率特性に適合した波長帯域の照明テレセントリシティーによって各Ｂｏｘ６３ａ、６３ｂの測定マーク６３像の特性が決まる。よって、照明テレセントリシティーの傾きによる影響度が内Ｂｏｘ６３ａと外Ｂｏｘ６３ｂで異なる場合には測定誤差ＴＩＳが発生する原因となる。
【００２７】
ここで言う測定誤差ＴＩＳとは、測定マーク６３の測定を０度と１８０度との２つの方向で行い、０度方向における測定マーク６３の重ね合わせ測定値Ｌ０と１８０度方向における同じ測定マーク６３の重ね合わせ測定値Ｌ１８０の平均値として定義され、次式（１）で測定誤差ＴＩＳを計算する。
【００２８】
（１） ＴＩＳ ＝ （Ｌ０＋Ｌ１８０）／２
この測定誤差ＴＩＳは、マーク位置検出装置や重ね合わせ測定装置において、その性能を評価する指標の一つとして用いられている。
【００２９】
したがって、図３（ｂ）に示すように画像信号プロファイルが歪んで非対称の場合、測定誤差ＴＩＳが発生しマーク位置検出の精度を悪化させる原因となるため、照明光の色（波長）に依存する非対称性の違いを除去する手段が必要となる。
【００３０】
次に、照明光学系１０に配設した第１平行平面板１３の色（波長）に対する作用に関して図４を用いて説明する。
【００３１】
本実施の形態では、図１に示すように、第１平行平面板１３は照明光学系１０の、照明開口絞り１２とコンデンサーレンズ１４との間に、光軸に対してチルト可能に設けられている。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、像面Ｓに向かって同一光路を進行してきた照明光束のうち波長の異なる光束、例えば青色光ＬＢ（実線）と赤色光ＬＲ（破線）とを考える。２つの光束ＬＢ，ＬＲが第１平行平面板１３を透過する場合、図４（ｂ）に示すように第１平行平面板１３が光軸に対して角度θだけ傾斜しているとプリズム効果によって光束ＬＢとＬＲとは異なる光路を通り像面Ｓで異なる位置に結像する。このことは、光軸外の光束ＬＢ’とＬＲ’とについても同様である。このように、照明光の波長によって像面Ｓでの結像位置が異なる。光束ＬＢとＬＲとの結像位置の差Δは第１平行平面板１３の傾斜角θを変化させることにより調整することができる。従って、第１平行平面板１３の傾きを調整することで色（波長）による結像位置のずれを補正できる。なお、第１平行平面板１３のチルト調整機構は、図１で示すＸ軸及びＺ軸に平行な直線のまわりに回転可能な機構である。
【００３２】
そこで図２で示すようなビームスプリッタ１７のチルト誤差によって生じた分散量を相殺する方向と角度に第１平行平面板１３をチルトすることによってビームスプリッタ１７で発生したチルト誤差をキャンセルできる。これにより照明光の色（波長）による照明開口絞り１２の結像位置のずれをなくすことができ、測定マーク６３に対する照明テレセントリシティーを照明光の有する波長領域に亘ってほぼ垂直とすることができる。なお、ここではビームスプリッタ１７がチルトした例を示したがコンデンサーレンズ１４、照明リレーレンズ１６にそれぞれチルト誤差がある場合も同様にして、照明光学系１０の総合的なチルト誤差が第１平行平面板１３を傾斜させることでキャンセルできる。
【００３３】
次に、第１平行平面板１３の調整方法について図を参照しつつ説明する。
【００３４】
（第１実施の形態）
図５は、本第１実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図である。図５（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。測定マークには照明テレセントリシティーの変動に対して測定誤差ＴＩＳが感度よく変化する測定マークを用いる。
【００３５】
図５に示すような形状のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）マーク９０を有したウエハを、図１に示す装置におけるウエハ６２に代えてステージ６１の上に載置し、照明光学系１０によりＬ／Ｓマーク９０を照明して撮像素子３１により撮像されたＬ／Ｓマーク像を画像処理することにより行われる。このＬ／Ｓマーク９０は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、線幅３μｍ、段差８５ｎｍで、ピッチ６μｍの平行に延びる複数の線状マーク９１〜９５からなる測定マーク９０である。
【００３６】
撮像素子３１により撮像されたＬ／Ｓマーク像を画像処理装置４０により処理して画像信号強度を求めると、そのプロファイルは図５（ｃ）に示すようになる。
【００３７】
本方法では、まず、複数の波長制限フィルタ等を用意し、それらをそれぞれ照明光路に挿入し、それぞれの光学像からそれぞれの画像処理信号を得る。例えば、短波長側（ＬＢ）と長波長側（ＬＲ）の２つの帯域のフィルタを照明光路に挿入してそれぞれ図５（ｃ）に示すような画像処理信号を得る。次に、それぞれのプロファイルから次式（２）に基づき光学特性値βを算出する。
【００３８】
（２） β＝Σ（（ＶｉＬ−ＶｉＲ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ））／ｎ
但し、ｎはエッジ対の個数、ｉは各エッジを識別するための添え字、ＶｉＬ、ＶｉＲはそれそれ左右のエッジのボトムの強度を表している。さらに、デフォーカス量Ｚを変化させて数点βの値をとる。この結果を基にβ−Ｚ曲線を作成すると、そのオフセット量Ｂ（ＬＢ）、Ｂ（ＬＲ）はそれぞれ短波長側、長波長側の照明テレセントリシティーに相当する。
【００３９】
したがって、オフセット量Ｂ（ＬＢ）とＢ（ＬＲ）との差をゼロに漸近させるように照明光学系１０の平行平面板１３の傾き量を調整すればよい。
【００４０】
なお、３種類以上の波長帯域を利用して調整する場合には、各βオフセット量のばらつき量（典型的には標準偏差σ）を最小にするように平行平面板１３の傾き角を調整すればよい。
【００４１】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態に係る顕微鏡の調整方法について説明する。
【００４２】
図６は、第２実施の形態にかかる調整方法に用いる測定マークを示す図である。第２実施の形態の調整方法は、本第１実施の形態の調整方法の一つのバリエーションとして得られる。図５と同様に、図６（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【００４３】
ウエハ６２上に形成された、図６に示すような形状のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）マーク７０を、第１実施の形態と同様にして撮像して画像処理信号をえる。
【００４４】
Ｌ／Ｓマーク７０は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、線幅３μｍ、段差４μｍ（マーク検出装置の焦点距離の２〜６倍の段差）で、ピッチ６μｍの平行に延びる複数の線状マーク７１〜７５からなる。
【００４５】
本実施の形態においては、図６（ｃ）に示すプロファイルにおいて、断面プロファイルの各エッジの極値の位置座標を読み取る。本実施の形態では、第１実施の形態（図５）と比べると測定マーク７０の段差が大きくなっている。そのため、照明テレセントリシティーにより、影になった側のエッジのプロファイルが広がり、極値の位置が影の方向に引きずられる。このことを利用して調整を行う。
【００４６】
このエッジの座標を図５（ｃ）に示すように、ＸｉＬ，ＸｉＲとすると、照明テレセントリシティーによる座標のシフト量は次式（３）で得られる。
【００４７】
（３） （（Ｘ（ｉ＋１）Ｌ−ＸｉＲ）−（ＸｉＲ−ＸｉＬ））
この（３）式は、２δ（δは標準偏差）を与える。したがって、ＬＢ側、ＬＲ側で位置座標の変化が少なくなるように（δが小さくなるように）照明光学系内の平行平面板１３の傾き角を調整する。
【００４８】
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態に係る顕微鏡の調整方法に関し図７を用いて説明する。図７は、本第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図である。図７（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。測定マークには照明テレセントリシティーの変動に対して測定誤差ＴＩＳが感度よく変化する測定マークを用いる。
【００４９】
図７に示すようなＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０を有したウエハを、図１に示す装置におけるウエハ６２に代えてステージ６１の上に載置し、照明光学系１０によりＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０を照明して撮像素子３１により撮像されたＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク像を画像処理することにより行われる。このＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、中心を同じにする大きい四角形８１と、大きい四角形８１の内側に小さい四角形８２が形成され、大きい四角形８１は段差４μｍ（マーク位置検出装置の焦点距離の２〜６倍の段差）と深彫りされ、小さい四角形８２は段差０．１μｍの深さで形成されている。小さい四角形８２の大きさは１０μｍの正方形であり、この小さい四角形８２の周囲に幅５μｍの無断差の領域が形成されて大きい四角形８１と分離されている。
【００５０】
撮像素子３１により撮像されたＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘのマーク像を画像処理装置４０により処理して画像信号強度を求めると、そのプロファイルは図７（ｃ）に示すようになる。
【００５１】
このＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマークにおいて、重ね合わせずれ量ΔＸは次式（４）で定義される。
【００５２】
（４） ΔＸ＝（Ｘａ−Ｘｂ−Ｘｃ＋Ｘｄ）／２
ここで、Ｘａ，Ｘｄはそれぞれ大きい四角形８１のエッジからの座標位置を、Ｘｂ、Ｘｃはそれぞれ小さい四角形８２のエッジからの座標位置を示す。
【００５３】
照明テレセントリシティーが理想状態から傾いた時の重ね合わせずれ量Δ´Ｘは次式（５）で示される。
【００５４】
（５） Δ´Ｘ＝（Ｘａ−Ｘｂ−Ｘｃ＋Ｘｄ−δ）／２＝ΔＸ−δ／２
同じマークを１８０度回転させて測定すると重ね合わせずれ量は（６）式で示される。
【００５５】
したがって、ＴＩＳ値は（５）、（６）式から
ＴＩＳ＝（Δ´Ｘ＋Δ´Ｘ（−））／２＝δ／２
と表され、照明テレセントリシティーを表す指標となる。
【００５６】
このＴＩＳ値を複数の波長帯域で測定して、ＴＩＳ値が照明波長に対してばらつかないように照明光学系の平行平面板１３の傾き角を調整する。
【００５７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、顕微鏡装置の照明テレセントリシティーの波長依存性を調整する光学素子の効率的な調整手段を提供することが可能となり、測定顕微鏡や検査装置への応用で、光学特性をゆする測定試料に依存しない測定が可能となる。
【００５８】
なお、結像光学系２０に設けられた平行平面板２４を用い、同様の調整を行うことにより本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５９】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
上述のように、本発明では、簡便な顕微鏡装置の調整方法を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマーク位置検出装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における、照明光学系の光学部材のチルト誤差による、照明テレセントリシティーのずれの一例を示す図である。
【図３】照明光束が傾斜した際の、測定マークプロファイルを示す図であり、（ａ）は、測定マークの断面を示し、入射光の色（波長）の違いによる入射方向の違いを模式的に示した図であり、（ｂ）は測定マークから得られる波形の非対称をそれぞれ示す図である。
【図４】平行平面板の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は、平行平板が傾斜していないときの青色光束、赤色光束それぞれの光路を示し、（ｂ）は平行平面板が傾斜しているときの青色光束、赤色光束それぞれの光路をそれぞれ示す図である。
【図５】本第１実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【図６】本第２実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【図７】本第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【符号の説明】
１０ 照明光学系
１１ 光源
１２ 照明開口絞り
１３ 照明光学系平行平面板（第１平行平面板）
１４ コンデンサーレンズ
１５ 視野絞り
１６ 照明リレーレンズ
１７ 第１ビームスプリッタ
１８ 第１対物レンズ
１９ 仮想瞳面
２０ 結像光学系
２１ 第２対物レンズ
２２ 第２ビームスプリッタ
２３ 第１リレーレンズ
２４ 結像光学系平行平面板（第２平行平面板）
２５ 結像開口絞り
３０ 撮像装置
３１ 撮像素子（ＣＣＤ）
４０ 画像処理装置
５０ ＡＦ光学系
５１ ＡＦ第１対物レンズ
５２ ＡＦ平行平面板
５３ 瞳分割ミラー
５４ ＡＦ第２リレーレンズ
５５ シリンドリカルレンズ
５６ ＡＦセンサー
６１ ステージ
６２ ウエハ
６３ 測定マーク
７０、９０ Ｌ／Ｓマーク
７１〜７５、９１〜９５ Ｌ／Ｓパターン
８０ Ｂｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク
８１ 大きい四角形
８２ 小さい四角形
Ｓ 像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡装置の照明光の調整方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
金属顕微鏡を用いた標本パターンの測定検査において、標本に照射される照明光のテレセントリック量が測定精度に大きく関与するため、照明開口絞りの位置決めを高精度にする等の対処がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７７２９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記開示例の構成ではリレーレンズ系の構成レンズの傾きや中心ずれといった誤差要因により、開口絞りの像の位置が照明光の波長により変化しやすいという問題があった。この問題を解決するために本出願人は、特許願２００３−０５４０５８号公報において、照明開口絞り位置、またはその共役位置の近傍に照明光の光軸をずらす光学要素を挿入し、開口絞りの２次像の色ずれを補正することを提案している。
【０００５】
本発明は、上記提案に関し、さらに簡便な顕微鏡装置の調整方法を提案することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、測定マークに照明光を照射する照明光学系と、前記測定マークからの反射光を集光して前記測定マークの像を撮像装置に結像させる結合光学系とを有し、前記撮像装置により得られた画像信号を処理して前記測定マークの位置ずれを検出する顕微鏡装置の調整方法であって、前記照明光学系の照明開口絞り位置、または該開口絞り位置の共役位置の近傍に前記照明光の光軸をずらす光学素子を配置し、前記画像信号の照明光波長依存性が極小となるように前記光学素子を調整することを特徴とする顕微鏡装置の調整方法を提供する。
【０００７】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、一定の幅を有する線状の掘り込みが一定の間隔で周期的に配置されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、中心を同じくする少なくとも２つの四角形状の小さい掘り込みからなり、前記２つの四角形状の掘り込みの深さが異なることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の顕微鏡装置の調整方法では、前記測定マークは、前記顕微鏡装置の焦点距離の２から６倍の掘り込みを有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態にかかるマーク位置検出装置の概略構成図である。図２は、本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における、照明光学系の光学部材のチルト誤差による、照明テレセントリシティーのずれの一例を示す図である。図３は、照明光束が傾斜した際の、測定マークプロファイルを示す図であり、（ａ）は、測定マークの断面を示し、入射光の色（波長）の違いによる入射方向の違いを模式的に示した図であり、（ｂ）は測定マークから得られる波形の非対称をそれぞれ示す図である。図４は、平行平面板の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は、平行平板が傾斜していないときの青色光束、赤色光束それぞれの光路を示し、（ｂ）は平行平面板が傾斜しているときの青色光束、赤色光束それぞれの光路をそれぞれ示す図である。図５〜図７は、それぞれ第１〜第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、それぞれ（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【００１２】
図１において、図示するように、紙面に垂直な方向をＸ軸方向、紙面上で左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。
【００１３】
本実施の形態にかかる顕微鏡装置（以後、マーク位置検出装置と記す）は、ステージ６１と、ステージ６１に載置した測定マークを照明する照明光学系１０と、測定マークからの反射光を集光して結像する結像光学系２０と、結像光学系２０により結像された像を撮影する撮影装置３０と、撮影装置３０により得られた撮影画像の画像信号を処理する画像処理装置４０と、撮像装置３０上に測定マークの像を焦点合わせするオートフォーカス（ＡＦ）装置５０とを備えている。
【００１４】
図１に示すマーク位置測定装置は、ウエハ６２の上に形成された測定マーク６３におけるレジストマークの重ね合わせずれを測定するものであり、測定に際してウエハ６２は、回転および水平移動（Ｘ−Ｙ方向移動）可能で、且つ上下移動（Ｚ方向移動）可能に構成されたステージ６１の上に載置される。このようなステージの移動制御のためステージ制御部６４が設けられている。測定マーク６３は、ウエハ６２の下地パターンの上に所定のレジストパターンをフォトリソグラフィ工程により形成させるときに、例えば図３（ａ）に示すように、ウエハ６２の各ショット領域の端部に形成された矩形状の下地マーク６３ｂの上に矩形状のレジストマーク６３ａを形成して作られており、本実施の形態に係るマーク位置検出装置により、下地マーク６３ｂに対するレジストマーク６３ａの重ね合わせずれを測定する。
【００１５】
照明光源１１から射出した白色光からなる照明光束は、照明開口絞り１２によって照明光束径が制限され、照明光学系平行平面板（以後、第１平行平面板と記す）１３を透過し、コンデンサーレンズ１４によって集光され視野絞り１５を均一に照明する。
【００１６】
視野絞り１５は図１中に斜線を施して示すように、略長方形の開口部Ｓ１を有している。なお、開口部Ｓ１を図１中に拡大して示しているが、図示のようにＸ軸およびＺ軸に対して略４５度傾けて配置され、ＸＺ平面内で図中ＡおよびＢで示す方向に移動可能に構成されている。なお、この照明光学系１０において、照明開口絞り１２の位置調整（Ｘ−Ｚ方向の位置）を行う機構（図示せず）が設けられている。
【００１７】
視野絞り１５を射出した照明光束は照明リレーレンズ１６によってコリメートされ、平行光束となり、第１ビームスプリッター１７に入射する。第１ビームスプリッタ１７において反射された照明光束は−Ｚ方向（図中、下方）に反射され、第１対物レンズ１８によって集光されてステージ６１に載置されたウエハ６２の測定マーク６３を垂直に照射する。このように、照明光学系１０は、照明光の主光線の傾き（照明テレセントリシティー）がウエハ６２に対して垂直となるように構成されている。ここで視野絞り１５と測定マーク６３とは、照明光学系１０において共役な位置に配設されており、ウエハ６２の測定マーク６３に対して、開口絞り１５の開口部Ｓ１の形状に対応する略長方形の領域が照明光により照射される。また、第１対物レンズ１８の仮想瞳面１９は照明開口絞り１２と共役な位置関係にある。
【００１８】
結像光学系２０において、測定マーク６３により反射された反射光Ｌ１は第１対物レンズ１８によってコリメートされ、第１ビームスプリッター１７を透過し、第１ビームスプリッタ１７の上方に配置された第２対物レンズ２１によって１次像面２７に集光される。この集光された光束は、第２ビームスプリッター２２によって透過および反射分岐される。
【００１９】
透過光束は、第１リレーレンズ２３を透過後、結像光学系平行平面板（以後、第２平行平面板と記す）２４を透過し、結像開口絞り２５により光束径を所定の径に制限され、第２リレーレンズ２６によって２次結像面２８に測定マーク６３の像を結像する。この２次像面と等価な位置に撮像装置３０の撮像素子（例えば、ＣＣＤ素子等）３１が配設され、撮像素子３１の表面に測定マーク６３の像が結像される。撮像素子３１からの出力信号は画像処理装置４０により処理され、ウエハ６２上の測定マーク６３の位置検出や重ね合わせ量の計測及びテレビモニターによる観察を行う。また、仮想瞳面１９と結像開口絞り２５とは共役な位置関係にある。この結像光学系２０において、第２対物レンズ２１および結像開口絞り２４の位置調整（Ｘ−Ｙ方向の位置）を行う機構（図示せず）がそれぞれ設けられている。
【００２０】
第２ビームスプリッター２２により反射分岐された光束はＡＦ第１リレーレンズ５１によってコリメートされた後、平行平面板５２を透過し、瞳分割ミラー５３上に照明開口絞り１２の像を結像する。
【００２１】
平行平面板５２は照明開口絞り１２の像を瞳分割ミラー５３の中心に位置調整するためのものであり、チルト調整が可能な機構になっている。平行平面板５２を透過した光束は瞳分割ミラー５３によって二つの光束に分離され、ＡＦ第２リレーレンズ５４によりそれぞれシリンドリカルレンズ５５を介してＡＦセンサー５６上の２個所にそれぞれの光束を計測方向に関して結像する。また、非計測方向に関してはシリンドリカルレンズ５５が屈折力を持ち、分離された二つの光束はＡＦセンサー５６上にそれぞれ光源像を結像する。オートフォーカスの動作原理は公知（例えば、特開２００２−１６４２６６）の原理を利用しているので、本明細書では説明を省略する。このようにして、本発明の実施形態にかかるマーク位置検出装置が構成されている。
【００２２】
本実施の形態にかかるマーク位置検出装置では、照明光学系１０の光軸に略平行な光束中に第１平行平面板１３が、結像光学系２０の光軸に略平行な光束中に第２平行平面板２４が設けられて、マーク検出装置の測定誤差ＴＩＳの波長による差を最小にするような調整が可能に構成されている。
【００２３】
次に、本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における照明光学系１０に配置した第１平行平面板１３の機能と調整方法について説明する。
【００２４】
図１に示すような照明光学系１０および結像光学系２０を配置する場合、各々の光学部材を金物で固定し、そのブロックをコリメータ等の器具を用いて光軸に対して平行に配置する。しかしながら、金物ブロックの加工精度や配置する際の調整誤差等で各光学部材がチルト誤差を持つ。特に照明開口絞り１２と共役な位置関係にある第１対物レンズ１８の射出瞳近傍の仮想瞳面１９と照明開口絞り１２との間に配置された光学部材がチルト誤差を持つ場合に、照明開口絞り１２の像の結像位置が照明光の色（波長）によってＸ軸またはＹ軸方向にずれることになる。これは、照明光学系１０の照明テレセントリシティーがＸ軸またはＹ軸方向にずれることに対応している。
【００２５】
図２は、第１ビームスプリッタ１７にチルト誤差が生じた場合の一例を示している。このような場合、仮に照明光の中心波長では照明テレセントリシティーがウエハ６２面に対して垂直であっても、中心波長よりも短波長側（例えば、青色光ＬＢ）もしくは長波長側（例えば、赤色光ＬＲ）の光束は照明テレセントリシティーがウエハ６２面に対して傾きを持つことになる。その結果、図３（ａ）に示すように短波長側（ＬＢ）もしくは長波長側（ＬＲ）の光束は測定マーク６３を斜め方向より照明することになり、図３（ｂ）に示すように、撮像素子３１に結像される測定マーク６３像の画像信号プロファイルは非対称となる。
【００２６】
一般的に内Ｂｏｘ６３ａと外Ｂｏｘ６３ｂの構造および物性は異なるため、測定マーク６３のエッジ部からの反射率の波長特性は異なると考えられる。そのため、各Ｂｏｘ６３ａ、６３ｂの測定マーク６３の反射率特性に適合した波長帯域の照明テレセントリシティーによって各Ｂｏｘ６３ａ、６３ｂの測定マーク６３像の特性が決まる。よって、照明テレセントリシティーの傾きによる影響度が内Ｂｏｘ６３ａと外Ｂｏｘ６３ｂで異なる場合には測定誤差ＴＩＳが発生する原因となる。
【００２７】
ここで言う測定誤差ＴＩＳとは、測定マーク６３の測定を０度と１８０度との２つの方向で行い、０度方向における測定マーク６３の重ね合わせ測定値Ｌ０と１８０度方向における同じ測定マーク６３の重ね合わせ測定値Ｌ１８０の平均値として定義され、次式（１）で測定誤差ＴＩＳを計算する。
【００２８】
（１） ＴＩＳ ＝ （Ｌ０＋Ｌ１８０）／２
この測定誤差ＴＩＳは、マーク位置検出装置や重ね合わせ測定装置において、その性能を評価する指標の一つとして用いられている。
【００２９】
したがって、図３（ｂ）に示すように画像信号プロファイルが歪んで非対称の場合、測定誤差ＴＩＳが発生しマーク位置検出の精度を悪化させる原因となるため、照明光の色（波長）に依存する非対称性の違いを除去する手段が必要となる。
【００３０】
次に、照明光学系１０に配設した第１平行平面板１３の色（波長）に対する作用に関して図４を用いて説明する。
【００３１】
本実施の形態では、図１に示すように、第１平行平面板１３は照明光学系１０の、照明開口絞り１２とコンデンサーレンズ１４との間に、光軸に対してチルト可能に設けられている。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、像面Ｓに向かって同一光路を進行してきた照明光束のうち波長の異なる光束、例えば青色光ＬＢ（実線）と赤色光ＬＲ（破線）とを考える。２つの光束ＬＢ，ＬＲが第１平行平面板１３を透過する場合、図４（ｂ）に示すように第１平行平面板１３が光軸に対して角度θだけ傾斜しているとプリズム効果によって光束ＬＢとＬＲとは異なる光路を通り像面Ｓで異なる位置に結像する。このことは、光軸外の光束ＬＢ’とＬＲ’とについても同様である。このように、照明光の波長によって像面Ｓでの結像位置が異なる。光束ＬＢとＬＲとの結像位置の差Δは第１平行平面板１３の傾斜角θを変化させることにより調整することができる。従って、第１平行平面板１３の傾きを調整することで色（波長）による結像位置のずれを補正できる。なお、第１平行平面板１３のチルト調整機構は、図１で示すＸ軸及びＺ軸に平行な直線のまわりに回転可能な機構である。
【００３２】
そこで図２で示すようなビームスプリッタ１７のチルト誤差によって生じた分散量を相殺する方向と角度に第１平行平面板１３をチルトすることによってビームスプリッタ１７で発生したチルト誤差をキャンセルできる。これにより照明光の色（波長）による照明開口絞り１２の結像位置のずれをなくすことができ、測定マーク６３に対する照明テレセントリシティーを照明光の有する波長領域に亘ってほぼ垂直とすることができる。なお、ここではビームスプリッタ１７がチルトした例を示したがコンデンサーレンズ１４、照明リレーレンズ１６にそれぞれチルト誤差がある場合も同様にして、照明光学系１０の総合的なチルト誤差が第１平行平面板１３を傾斜させることでキャンセルできる。
【００３３】
次に、第１平行平面板１３の調整方法について図を参照しつつ説明する。
【００３４】
（第１実施の形態）
図５は、本第１実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図である。図５（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。測定マークには照明テレセントリシティーの変動に対して測定誤差ＴＩＳが感度よく変化する測定マークを用いる。
【００３５】
図５に示すような形状のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）マーク９０を有したウエハを、図１に示す装置におけるウエハ６２に代えてステージ６１の上に載置し、照明光学系１０によりＬ／Ｓマーク９０を照明して撮像素子３１により撮像されたＬ／Ｓマーク像を画像処理することにより行われる。このＬ／Ｓマーク９０は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、線幅３μｍ、段差８５ｎｍで、ピッチ６μｍの平行に延びる複数の線状マーク９１〜９５からなる測定マーク９０である。
【００３６】
撮像素子３１により撮像されたＬ／Ｓマーク像を画像処理装置４０により処理して画像信号強度を求めると、そのプロファイルは図５（ｃ）に示すようになる。
【００３７】
本方法では、まず、複数の波長制限フィルタ等を用意し、それらをそれぞれ照明光路に挿入し、それぞれの光学像からそれぞれの画像処理信号を得る。例えば、短波長側（ＬＢ）と長波長側（ＬＲ）の２つの帯域のフィルタを照明光路に挿入してそれぞれ図５（ｃ）に示すような画像処理信号を得る。次に、それぞれのプロファイルから次式（２）に基づき光学特性値βを算出する。
【００３８】
（２） β＝Σ（（ＶｉＬ−ＶｉＲ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ））／ｎ
但し、ｎはエッジ対の個数、ｉは各エッジを識別するための添え字、ＶｉＬ、ＶｉＲはそれそれ左右のエッジのボトムの強度を表している。さらに、デフォーカス量Ｚを変化させて数点βの値をとる。この結果を基にβ−Ｚ曲線を作成すると、そのオフセット量Ｂ（ＬＢ）、Ｂ（ＬＲ）はそれぞれ短波長側、長波長側の照明テレセントリシティーに相当する。
【００３９】
したがって、オフセット量Ｂ（ＬＢ）とＢ（ＬＲ）との差をゼロに漸近させるように照明光学系１０の平行平面板１３の傾き量を調整すればよい。
【００４０】
なお、３種類以上の波長帯域を利用して調整する場合には、各βオフセット量のばらつき量（典型的には標準偏差σ）を最小にするように平行平面板１３の傾き角を調整すればよい。
【００４１】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態に係る顕微鏡の調整方法について説明する。
【００４２】
図６は、第２実施の形態にかかる調整方法に用いる測定マークを示す図である。第２実施の形態の調整方法は、本第１実施の形態の調整方法の一つのバリエーションとして得られる。図５と同様に、図６（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【００４３】
ウエハ６２上に形成された、図６に示すような形状のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）マーク７０を、第１実施の形態と同様にして撮像して画像処理信号をえる。
【００４４】
Ｌ／Ｓマーク７０は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、線幅３μｍ、段差４μｍ（マーク検出装置の焦点距離の２〜６倍の段差）で、ピッチ６μｍの平行に延びる複数の線状マーク７１〜７５からなる。
【００４５】
本実施の形態においては、図６（ｃ）に示すプロファイルにおいて、断面プロファイルの各エッジの極値の位置座標を読み取る。本実施の形態では、第１実施の形態（図５）と比べると測定マーク７０の段差が大きくなっている。そのため、照明テレセントリシティーにより、影になった側のエッジのプロファイルが広がり、極値の位置が影の方向に引きずられる。このことを利用して調整を行う。
【００４６】
このエッジの座標を図５（ｃ）に示すように、ＸｉＬ，ＸｉＲとすると、照明テレセントリシティーによる座標のシフト量は次式（３）で得られる。
【００４７】
（３） （（Ｘ（ｉ＋１）Ｌ−ＸｉＲ）−（ＸｉＲ−ＸｉＬ））
この（３）式は、２δ（δは標準偏差）を与える。したがって、ＬＢ側、ＬＲ側で位置座標の変化が少なくなるように（δが小さくなるように）照明光学系内の平行平面板１３の傾き角を調整する。
【００４８】
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態に係る顕微鏡の調整方法に関し図７を用いて説明する。図７は、本第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図である。図７（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。測定マークには照明テレセントリシティーの変動に対して測定誤差ＴＩＳが感度よく変化する測定マークを用いる。
【００４９】
図７に示すようなＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０を有したウエハを、図１に示す装置におけるウエハ６２に代えてステージ６１の上に載置し、照明光学系１０によりＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０を照明して撮像素子３１により撮像されたＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク像を画像処理することにより行われる。このＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク８０は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、中心を同じにする大きい四角形８１と、大きい四角形８１の内側に小さい四角形８２が形成され、大きい四角形８１は段差４μｍ（マーク位置検出装置の焦点距離の２〜６倍の段差）と深彫りされ、小さい四角形８２は段差０．１μｍの深さで形成されている。小さい四角形８２の大きさは１０μｍの正方形であり、この小さい四角形８２の周囲に幅５μｍの無断差の領域が形成されて大きい四角形８１と分離されている。
【００５０】
撮像素子３１により撮像されたＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘのマーク像を画像処理装置４０により処理して画像信号強度を求めると、そのプロファイルは図７（ｃ）に示すようになる。
【００５１】
このＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマークにおいて、重ね合わせずれ量ΔＸは次式（４）で定義される。
【００５２】
（４） ΔＸ＝（Ｘａ−Ｘｂ−Ｘｃ＋Ｘｄ）／２
ここで、Ｘａ，Ｘｄはそれぞれ大きい四角形８１のエッジからの座標位置を、Ｘｂ、Ｘｃはそれぞれ小さい四角形８２のエッジからの座標位置を示す。
【００５３】
照明テレセントリシティーが理想状態から傾いた時の重ね合わせずれ量Δ´Ｘは次式（５）で示される。
【００５４】
（５） Δ´Ｘ＝（Ｘａ−Ｘｂ−Ｘｃ＋Ｘｄ−δ）／２＝ΔＸ−δ／２
同じマークを１８０度回転させて測定すると重ね合わせずれ量は（６）式で示される。
【００５５】
ＴＩＳ＝（Δ´Ｘ＋Δ´Ｘ（−））／２＝δ／２
と表され、照明テレセントリシティーを表す指標となる。
【００５６】
このＴＩＳ値を複数の波長帯域で測定して、ＴＩＳ値が照明波長に対してばらつかないように照明光学系の平行平面板１３の傾き角を調整する。
【００５７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、顕微鏡装置の照明テレセントリシティーの波長依存性を調整する光学素子の効率的な調整手段を提供することが可能となり、測定顕微鏡や検査装置への応用で、光学特性をゆする測定試料に依存しない測定が可能となる。
【００５８】
なお、結像光学系２０に設けられた平行平面板２４を用い、同様の調整を行うことにより本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５９】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
上述のように、本発明では、簡便な顕微鏡装置の調整方法を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマーク位置検出装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態にかかるマーク位置検出装置における、照明光学系の光学部材のチルト誤差による、照明テレセントリシティーのずれの一例を示す図である。
【図３】照明光束が傾斜した際の、測定マークプロファイルを示す図であり、（ａ）は、測定マークの断面を示し、入射光の色（波長）の違いによる入射方向の違いを模式的に示した図であり、（ｂ）は測定マークから得られる波形の非対称をそれぞれ示す図である。
【図４】平行平面板の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は、平行平板が傾斜していないときの青色光束、赤色光束それぞれの光路を示し、（ｂ）は平行平面板が傾斜しているときの青色光束、赤色光束それぞれの光路をそれぞれ示す図である。
【図５】本第１実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【図６】本第２実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【図７】本第３実施の形態に係る調整方法に用いる測定マークを示す図であり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、（ｃ）は測定マークから得られる画像処理信号の例を示している。
【符号の説明】
１０ 照明光学系
１１ 光源
１２ 照明開口絞り
１３ 照明光学系平行平面板（第１平行平面板）
１４ コンデンサーレンズ
１５ 視野絞り
１６ 照明リレーレンズ
１７ 第１ビームスプリッタ
１８ 第１対物レンズ
１９ 仮想瞳面
２０ 結像光学系
２１ 第２対物レンズ
２２ 第２ビームスプリッタ
２３ 第１リレーレンズ
２４ 結像光学系平行平面板（第２平行平面板）
２５ 結像開口絞り
３０ 撮像装置
３１ 撮像素子（ＣＣＤ）
４０ 画像処理装置
５０ ＡＦ光学系
５１ ＡＦ第１対物レンズ
５２ ＡＦ平行平面板
５３ 瞳分割ミラー
５４ ＡＦ第２リレーレンズ
５５ シリンドリカルレンズ
５６ ＡＦセンサー
６１ ステージ
６２ ウエハ
６３ 測定マーク
７０、９０ Ｌ／Ｓマーク
７１〜７５、９１〜９５ Ｌ／Ｓパターン
８０ Ｂｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘマーク
８１ 大きい四角形
８２ 小さい四角形
Ｓ 像面
Claims (4)
- 測定マークに照明光を照射する照明光学系と、
前記測定マークからの反射光を集光して前記測定マークの像を撮像装置に結像させる結合光学系とを有し、
前記撮像装置により得られた画像信号を処理して前記測定マークの位置ずれを検出する顕微鏡装置の調整方法であって、
前記照明光学系の照明開口絞り位置、または該開口絞り位置の共役位置の近傍に前記照明光の光軸をずらす光学素子を配置し、前記画像信号の照明光波長依存性が極小となるように前記光学素子を調整することを特徴とする顕微鏡装置の調整方法。 - 前記測定マークは、一定の幅を有する線状の掘り込みが一定の間隔で周期的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置の調整方法。
- 前記測定マークは、中心を同じくする少なくとも２つの四角形状の小さい掘り込みからなり、前記２つの四角形状の掘り込みの深さが異なることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡の調整方法。
- 前記測定マークは、前記顕微鏡装置の焦点距離の２から６倍の掘り込みを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡装置の調整方法。
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ID=34189624
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343142A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nikon Corp | 位置検出装置 |
| JP2007294749A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Nikon Corp | 照明光学系の評価方法および調整方法、並びに位置検出装置 |
-
2003
- 2003-07-04 JP JP2003192283A patent/JP2005025060A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343142A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nikon Corp | 位置検出装置 |
| JP2007294749A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Nikon Corp | 照明光学系の評価方法および調整方法、並びに位置検出装置 |
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