JP2009236653A - Displacement detecting apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Displacement detecting apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method Download PDF

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Takahiro Shoda
隆博 正田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement detecting apparatus can prevent an effect of contaminations deposited on the surface of a glass substrate for example, and detect a displacement of a surface position of the glass substrate with high accuracy. <P>SOLUTION: The displacement detecting apparatus for detecting a displacement of a surface position of a surface to be inspected 20a, includes an irradiation system (IL: 1, 2, 3, 4, 5) for irradiating a surface of an object 20 as the surface to be inspected, after a focal point P is formed once by an objective lens 5 based on light from a light source LS, and a detection system (DS: 5, 4, 3, 6, 7, 8, 9) for detecting the displacement of the surface position of the surface to be inspected based on light reflected by the surface to be inspected and allowed to pass through the objective lens. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、変位検出装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、被検面の面位置の変位を光学的に検出する装置に関するものである。   The present invention relates to a displacement detection apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an apparatus for optically detecting a displacement of a surface position of a surface to be measured.

特開平4−366711号公報には、対物レンズを介して被検面に光源からの光を投光し、対物レンズを介した被検面からの反射光に基づいて被検面の面位置(被検面の法線方向に沿った位置)の変位を検出する変位検出装置が記載されている。具体的に、この公報に開示された変位検出装置では、対物レンズを介して被検面にレーザ光を集光し、被検面で反射されて上記対物レンズを経た光を4分割センサで受光する。そして、非点収差法を用いて、4分割センサの出力信号に基づき、被検面の面位置の変位を検出する。   In JP-A-4-366711, light from a light source is projected onto a test surface via an objective lens, and the surface position of the test surface (based on reflected light from the test surface via the objective lens ( A displacement detector that detects a displacement at a position along the normal direction of the surface to be measured is described. Specifically, in the displacement detection device disclosed in this publication, a laser beam is condensed on a test surface through an objective lens, and light reflected by the test surface and passed through the objective lens is received by a four-divided sensor. To do. Then, using the astigmatism method, the displacement of the surface position of the test surface is detected based on the output signal of the quadrant sensor.

特開平4−366711号公報JP-A-4-366711

特許文献1に開示された変位検出装置を用いて、ガラス基板の面位置の変位を検出する場合、例えばガラス基板の裏面またはその近傍にレーザ光の集光点を形成することが考えられる。この場合、例えばガラス基板の表面に付着した異物(ゴミなど)などの影響により、比較的大きな検出誤差が発生することがある。   In the case of detecting the displacement of the surface position of the glass substrate using the displacement detection device disclosed in Patent Document 1, for example, it is conceivable to form a laser beam condensing point on the back surface of the glass substrate or in the vicinity thereof. In this case, for example, a relatively large detection error may occur due to the influence of foreign matters (dust etc.) attached to the surface of the glass substrate.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばガラス基板の表面に付着した異物の影響を抑えて、ガラス基板の面位置の変位を高精度に検出することのできる変位検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and for example, a displacement detection device capable of detecting the displacement of the surface position of the glass substrate with high accuracy while suppressing the influence of foreign matter attached to the surface of the glass substrate. The purpose is to provide.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被検面の面位置の変位を検出する変位検出装置において、
光源からの光に基づいて対物レンズにより一旦集光点を形成した後に前記被検面としての物体の表面に照射する照射系と、
前記被検面で反射され且つ前記対物レンズを経た光に基づいて前記被検面の面位置の変位を検出する検出系とを備えていることを特徴とする変位検出装置を提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, in the displacement detection device for detecting the displacement of the surface position of the test surface,
An irradiation system for irradiating the surface of the object as the test surface after forming a condensing point once by an objective lens based on light from a light source,
There is provided a displacement detection apparatus comprising: a detection system that detects a displacement of a surface position of the test surface based on light reflected by the test surface and passed through the objective lens.

本発明の第2形態では、被検面の面位置の変位を検出する変位検出装置において、
光源からの光を対物レンズにより収束させて前記被検面としての物体の表面に照射する照射系と、
前記被検面で反射されて一旦集光点を形成し且つ前記対物レンズを経た光に基づいて前記被検面の面位置の変位を検出する検出系とを備えていることを特徴とする変位検出装置を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the displacement detection device for detecting the displacement of the surface position of the test surface,
An irradiation system for converging light from a light source by an objective lens and irradiating the surface of the object as the test surface;
A displacement system comprising: a detection system that forms a condensing point once reflected by the test surface and detects a displacement of a surface position of the test surface based on light that has passed through the objective lens. A detection device is provided.

本発明の第3形態では、第1形態または第2形態の変位検出装置を備え、所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the displacement detection apparatus according to the first or second aspect and exposing a predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

本発明の第4形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方を提供する。
In the fourth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.

本発明の1つの形態にしたがう変位検出装置では、光源からの光を、対物レンズを介して、例えば被検面であるガラス基板(一般には物体)の表面に照射し、表面で反射されて対物レンズを経た光に基づいて、表面の面位置の変位を検出する。その結果、ガラス基板の内部に光が入らないので、例えばガラス基板内の脈理、異物、泡、並びに裏面の面粗さなどに起因する検出誤差が発生しない。   In the displacement detection device according to one aspect of the present invention, light from a light source is irradiated onto the surface of a glass substrate (generally an object), which is a test surface, for example, via an objective lens, and reflected by the surface to be objective. Based on the light that has passed through the lens, the displacement of the surface position of the surface is detected. As a result, since no light enters the inside of the glass substrate, detection errors due to, for example, striae in the glass substrate, foreign matter, bubbles, and surface roughness of the back surface do not occur.

また、対物レンズにより一旦集光点を形成した後に、ガラス基板の表面に対してデフォーカスした状態で光を照射し、その表面からの反射光に基づいて面位置の変位の検出を行うので、表面に入射して反射される光の光量に対して表面上の異物に入射する光の光量が相対的に小さくなり、検出精度に対する異物の影響が大幅に低減される。こうして、本発明の変位検出装置では、例えばガラス基板の表面に付着した異物の影響を抑えて、ガラス基板の面位置の変位を高精度に検出することができる。   In addition, once the focal point is formed by the objective lens, the surface of the glass substrate is irradiated with light in a defocused state, and the displacement of the surface position is detected based on the reflected light from the surface. The amount of light incident on the foreign matter on the surface is relatively smaller than the amount of light reflected upon entering the surface, and the influence of the foreign matter on the detection accuracy is greatly reduced. Thus, in the displacement detection device of the present invention, for example, the displacement of the surface position of the glass substrate can be detected with high accuracy while suppressing the influence of foreign matter adhering to the surface of the glass substrate.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態にかかる変位検出装置の構成を概略的に示す図である。第1実施形態では、非点収差法を用いてガラス基板の面位置の変位を検出する変位検出装置に対して本発明を適用している。図1において、ガラス基板20の表面20aの法線方向にZ軸を、表面20aにおいて図1の紙面に平行な方向にY軸を、表面20aにおいて図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a displacement detection device according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the present invention is applied to a displacement detection device that detects a displacement of a surface position of a glass substrate using an astigmatism method. In FIG. 1, the Z axis is in the normal direction of the surface 20a of the glass substrate 20, the Y axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. 1 on the surface 20a, and the X axis is in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Each is set.

図1を参照すると、第1実施形態の変位検出装置は、例えばレーザーダイオードのような光源LSと、照射系ILと、検出系DSとを備えている。照射系ILは、光源LSからの光に基づいて対物レンズ5により一旦集光点Pを形成した後に、被検面としてのガラス基板20の表面(装置側の面)20aに光を照射する。検出系DSは、表面20aで反射され且つ対物レンズ5を経た光に基づいて、表面20aの面位置の変位を、ひいてはガラス基板20の面位置の変位を検出する。   Referring to FIG. 1, the displacement detection apparatus of the first embodiment includes a light source LS such as a laser diode, an irradiation system IL, and a detection system DS. The irradiation system IL irradiates light onto the surface (surface on the apparatus side) 20a of the glass substrate 20 as the test surface after once forming the condensing point P by the objective lens 5 based on the light from the light source LS. The detection system DS detects the displacement of the surface position of the surface 20a and consequently the displacement of the surface position of the glass substrate 20 based on the light reflected by the surface 20a and passed through the objective lens 5.

具体的に、照射系ILは、光源LSからの光の入射順に、コリメートレンズ1と、集光レンズ2と、偏光ビームスプリッター3と、1/4波長板4と、対物レンズ5とを備えている。検出系DSは、ガラス基板20の表面20aからの反射光の入射順に、対物レンズ5と、1/4波長板4と、偏光ビームスプリッター3と、シリンドリカルレンズ6と、集光レンズ7と、4分割センサ8とを備えている。また、検出系DSは、4分割センサ8に接続された信号処理部9を備えている。   Specifically, the irradiation system IL includes a collimating lens 1, a condenser lens 2, a polarizing beam splitter 3, a quarter wavelength plate 4, and an objective lens 5 in the order of incidence of light from the light source LS. Yes. The detection system DS includes the objective lens 5, the quarter wavelength plate 4, the polarization beam splitter 3, the cylindrical lens 6, the condensing lens 7, and 4 in the order of incidence of the reflected light from the surface 20a of the glass substrate 20. A split sensor 8 is provided. Further, the detection system DS includes a signal processing unit 9 connected to the quadrant sensor 8.

第1実施形態の変位検出装置では、光源LSが、例えば偏光ビームスプリッター3の偏光分離面3aに対してs偏光状態の光を供給する。光源LSから射出された光は、コリメートレンズ1および集光レンズ2を介して、偏光ビームスプリッター3に入射する。偏光ビームスプリッター3に入射したs偏光状態の光は、偏光分離面3aで反射され、偏光ビームスプリッター3から射出された後、1/4波長板4に入射する。   In the displacement detection apparatus of the first embodiment, the light source LS supplies light in the s-polarized state to the polarization separation surface 3a of the polarization beam splitter 3, for example. The light emitted from the light source LS enters the polarization beam splitter 3 via the collimator lens 1 and the condenser lens 2. The s-polarized light incident on the polarization beam splitter 3 is reflected by the polarization separation surface 3 a, exits from the polarization beam splitter 3, and then enters the quarter wavelength plate 4.

1/4波長板4を介して円偏光状態に変換された光は、対物レンズ5を介して集光点Pを形成した後に、ガラス基板20の表面20aに入射する。被検面としての表面20aで反射された光は、対物レンズ5を経た後、1/4波長板4によりp偏光状態に変換され、偏光ビームスプリッター3に入射する。偏光ビームスプリッター3に入射したp偏光状態の光は、偏光分離面3aを透過し、偏光ビームスプリッター3から射出された後、シリンドリカルレンズ6に入射する。   The light converted into the circularly polarized state through the quarter-wave plate 4 is incident on the surface 20 a of the glass substrate 20 after forming a condensing point P through the objective lens 5. The light reflected by the surface 20 a as the test surface passes through the objective lens 5, is converted to a p-polarized state by the quarter-wave plate 4, and enters the polarization beam splitter 3. The p-polarized light that has entered the polarization beam splitter 3 passes through the polarization separation surface 3 a, exits from the polarization beam splitter 3, and then enters the cylindrical lens 6.

シリンドリカルレンズ6は、XZ平面において正の屈折力を有し且つYZ平面において無屈折力であり、偏光ビームスプリッター3を経た反射光に非点収差を発生させる機能を有する。シリンドリカルレンズ6を介した光は、集光レンズ7を介して、光電変換部としての4分割センサ8に達する。なお、集光レンズ7の後側(4分割センサ8側)にシリンドリカルレンズ6を配置することもできる。また、たとえば光源LS自体が必要十分な非点収差を有している場合には、シリンドリカルレンズ6を省略してもよい。このような光源LSとしてはレーザーダイオードを用いることができる。   The cylindrical lens 6 has a positive refractive power in the XZ plane and has no refractive power in the YZ plane, and has a function of generating astigmatism in the reflected light that has passed through the polarizing beam splitter 3. The light that has passed through the cylindrical lens 6 reaches the quadrant sensor 8 as a photoelectric conversion unit via the condenser lens 7. In addition, the cylindrical lens 6 can also be arrange | positioned in the back side (4-part dividing sensor 8 side) of the condensing lens 7. FIG. Further, for example, when the light source LS itself has necessary and sufficient astigmatism, the cylindrical lens 6 may be omitted. As such a light source LS, a laser diode can be used.

4分割センサ8は、例えば+X方向および+Y方向と45度をなす方向に延びる線状の領域と+X方向および−Y方向と45度をなす方向に延びる線状の領域とにより等分割された4つの受光部8a,8b,8c,8dを有する。換言すれば、4つの受光部8a,8b,8c,8dは、4分割センサ8の中心点に関して点対称に配置されている。4分割センサ8の出力信号Sは、信号処理部9に供給される。   The four-divided sensor 8 is, for example, equally divided into a linear region extending in the direction of 45 degrees with the + X direction and the + Y direction and a linear region extending in a direction of 45 degrees with the + X direction and the -Y direction. There are two light receiving portions 8a, 8b, 8c, 8d. In other words, the four light receiving portions 8 a, 8 b, 8 c, and 8 d are arranged point-symmetrically with respect to the center point of the quadrant sensor 8. The output signal S of the quadrant sensor 8 is supplied to the signal processing unit 9.

以下、第1実施形態にかかる変位検出装置の作用の説明に先立って、非点収差法を用いる通常の構成例(以下、「比較例」という)の不都合を説明する。図3に示す比較例では、図1の構成から集光レンズ2を取り除き、ガラス基板20の裏面20bまたはその近傍に集光点を形成している。比較例では、光学的な理想状態において、ガラス基板20の裏面20bが所定位置(例えば対物レンズ5の焦点位置)にあるとき、裏面20bからの反射光は、図4の中央に示すように4分割センサ8’において4つの受光部8a’〜8d’の中心点を中心とする円形状の光分布8e’を形成する。   Prior to the description of the operation of the displacement detection apparatus according to the first embodiment, the inconvenience of a normal configuration example using the astigmatism method (hereinafter referred to as “comparative example”) will be described below. In the comparative example shown in FIG. 3, the condensing lens 2 is removed from the configuration of FIG. 1, and a condensing point is formed on the back surface 20b of the glass substrate 20 or in the vicinity thereof. In the comparative example, when the back surface 20b of the glass substrate 20 is in a predetermined position (for example, the focal position of the objective lens 5) in the optical ideal state, the reflected light from the back surface 20b is 4 as shown in the center of FIG. In the divided sensor 8 ′, a circular light distribution 8e ′ centering on the center point of the four light receiving portions 8a ′ to 8d ′ is formed.

そして、ガラス基板20の裏面20bが上記所定位置からZ方向に移動すると、収差発生部材としてのシリンドリカルレンズ6の作用により、4分割センサ8’に形成される光分布は、裏面20bの移動方向(+Z方向または−Z方向)およびZ方向に沿った移動量に応じて、図4の左側および右側において参照符号8ea’および8eb’で模式的に示すように、4つの受光部8a’〜8d’の中心点付近を中心とする楕円形状に変化する。   When the back surface 20b of the glass substrate 20 moves in the Z direction from the predetermined position, the light distribution formed on the quadrant sensor 8 ′ by the action of the cylindrical lens 6 as an aberration generating member is the moving direction of the back surface 20b ( + Z direction or −Z direction) and four light receiving portions 8a ′ to 8d ′ as schematically indicated by reference numerals 8ea ′ and 8eb ′ on the left and right sides of FIG. 4 according to the amount of movement along the Z direction. It changes into an elliptical shape centered around the center point of.

4分割センサ8’の出力信号S’は、次の式(1)により表される。式(1)において、Sa’は受光部8a’の受光光量に対応する値であり、Sb’は受光部8a’に隣接する受光部8b’の受光光量に対応する値である。また、Sc’は受光部8a’と対向する受光部8c’の受光光量に対応する値であり、Sd’は受光部8b’と対向する受光部8d’の受光光量に対応する値である。なお、第1実施形態における4分割センサ8の出力信号Sについても同様である。
S’=(Sa’+Sc’)−(Sb’+Sd’) (1)
The output signal S ′ of the quadrant sensor 8 ′ is expressed by the following equation (1). In Expression (1), Sa ′ is a value corresponding to the received light amount of the light receiving unit 8a ′, and Sb ′ is a value corresponding to the received light amount of the light receiving unit 8b ′ adjacent to the light receiving unit 8a ′. Sc ′ is a value corresponding to the amount of light received by the light receiving unit 8c ′ facing the light receiving unit 8a ′, and Sd ′ is a value corresponding to the amount of received light of the light receiving unit 8d ′ facing the light receiving unit 8b ′. The same applies to the output signal S of the quadrant sensor 8 in the first embodiment.
S ′ = (Sa ′ + Sc ′) − (Sb ′ + Sd ′) (1)

通常の設計にしたがう比較例において、式(1)により表される4分割センサ8’の出力信号S’と、ガラス基板20の裏面20bの面位置の変位D’との間には、図5に示すような関係が成立する。図5において、横軸は変位D’を、縦軸は4分割センサ8’の出力信号S’を表している。出力信号S’と変位D’との関係を表すS字状の線(Sカーブ)は、その原点(S’=D’=0の点)を中心とする所定の範囲において高い線形性(リニアリティ)を有する。   In the comparative example according to the normal design, there is a difference between the output signal S ′ of the quadrant sensor 8 ′ represented by the equation (1) and the displacement D ′ of the surface position of the back surface 20b of the glass substrate 20 as shown in FIG. The following relationship is established. In FIG. 5, the horizontal axis represents the displacement D ', and the vertical axis represents the output signal S' of the quadrant sensor 8 '. The S-shaped line (S curve) representing the relationship between the output signal S ′ and the displacement D ′ has a high linearity (linearity) in a predetermined range centered on the origin (point of S ′ = D ′ = 0). ).

4分割センサ8’の出力信号S’が供給される信号処理部9では、出力信号S’の変化量の符号に基づいてガラス基板20の裏面20bの移動方向(すなわち変位D’の符号)を求め、出力信号S’の変化量の絶対値に基づいてガラス基板20の裏面20bのZ方向に沿った移動量(すなわち変位D’の絶対値)を求める。具体的には、信号処理部9は、例えば4分割センサ8’の出力信号S’がゼロである初期状態からの裏面20bの面位置の変位D’の符号および絶対値を、4分割センサ8’の出力信号S’の符号および絶対値に基づいて算出する。   In the signal processing unit 9 to which the output signal S ′ of the quadrant sensor 8 ′ is supplied, the moving direction of the back surface 20b of the glass substrate 20 (that is, the sign of the displacement D ′) is based on the sign of the change amount of the output signal S ′. The amount of movement along the Z direction of the back surface 20b of the glass substrate 20 (that is, the absolute value of the displacement D ′) is obtained based on the absolute value of the change amount of the output signal S ′. Specifically, the signal processing unit 9 determines the sign and absolute value of the displacement D ′ of the surface position of the back surface 20b from the initial state where the output signal S ′ of the quadrant sensor 8 ′ is zero, for example. It is calculated based on the sign and absolute value of 'output signal S'.

図3の比較例では、ガラス基板20の裏面20bへの入射光束が表面20aを通過する領域または裏面20bからの射出光束が表面20aを通過する領域に異物(ゴミ、水滴など)が付着していると、この異物により4分割センサ8’へ達する光が影響を受け、ひいては検出誤差が発生する。また、表面20aに付着した異物だけでなく、例えばガラス基板20内の脈理、異物、泡、並びに裏面20bの面粗さなども、4分割センサ8’へ達する光に影響を及ぼすため、検出誤差の原因になる。   In the comparative example of FIG. 3, foreign matter (dust, water droplets, etc.) adheres to a region where the incident light beam on the back surface 20b of the glass substrate 20 passes through the front surface 20a or a region where the light beam emitted from the back surface 20b passes through the front surface 20a. If so, the light reaching the quadrant sensor 8 'is affected by this foreign matter, and a detection error occurs. Further, not only foreign matter adhering to the front surface 20a but also striae, foreign matter, bubbles, and surface roughness of the back surface 20b in the glass substrate 20, for example, affect the light reaching the quadrant sensor 8 ′. It causes an error.

通常の設計にしたがう比較例において、図6に示すように、ガラス基板20の裏面20bの面位置が変化しない状態(すなわちガラス基板20がZ方向に固定された状態)で、直径30μmの円形状の異物がX方向に沿って表面20a上を移動するときの、装置の光軸AXに対する異物の中心のX方向位置(mm)と検出誤差(nm)との関係を求めた。図6を参照すると、表面20a上に付着した異物の中心が光軸AXから僅かに位置ずれしているときに最大で45nm程度の検出誤差が発生することがわかる。なお、異物がガラス基板20の内部にある場合には、さらに大きい検出誤差の発生が予想される。   In the comparative example according to the normal design, as shown in FIG. 6, in a state where the surface position of the back surface 20b of the glass substrate 20 does not change (that is, the glass substrate 20 is fixed in the Z direction), a circular shape with a diameter of 30 μm. When the foreign object moves on the surface 20a along the X direction, the relationship between the X direction position (mm) of the center of the foreign object with respect to the optical axis AX of the apparatus and the detection error (nm) was obtained. Referring to FIG. 6, it can be seen that a detection error of about 45 nm at maximum occurs when the center of the foreign matter attached on the surface 20a is slightly displaced from the optical axis AX. In addition, when a foreign substance exists in the inside of the glass substrate 20, generation | occurrence | production of a bigger detection error is estimated.

第1実施形態では、光源LSからの光を、対物レンズ5を介して、ガラス基板20の表面20aに照射し、表面20aで反射されて対物レンズ5を経た光に基づいて、表面20aの面位置の変位を検出している。すなわち、第1実施形態では、比較例とは異なり、ガラス基板20の内部に光が入らないので、例えばガラス基板20内の脈理、異物、泡、並びに裏面20bの面粗さなどに起因して検出誤差が発生することがない。   In the first embodiment, light from the light source LS is irradiated onto the surface 20a of the glass substrate 20 through the objective lens 5, and the surface of the surface 20a is reflected on the light reflected by the surface 20a and passed through the objective lens 5. The displacement of the position is detected. That is, in the first embodiment, unlike the comparative example, light does not enter the inside of the glass substrate 20, for example, due to striae in the glass substrate 20, foreign matter, bubbles, and surface roughness of the back surface 20 b. Detection error does not occur.

また、第1実施形態では、比較例とは異なり、対物レンズ5により一旦集光点Pを形成した後に、被検面である表面20aに対してデフォーカスした状態で光を照射するので、表面20aに入射して反射される光の光量に対して表面20a上の異物に入射する光の光量を相対的に小さくすることができ、検出精度に対する異物の影響を大幅に低減することができる。ちなみに、比較例では、ガラス基板20の裏面20b上またはガラス基板20の内部に集光点が形成されるため、異物などの影響を受けることなく裏面20bに入射して反射される光の光量に対して、例えばガラス基板20内の異物や表面20a上の異物などに入射する光の光量が比較的大きくなり易い。こうして、第1実施形態の変位検出装置では、ガラス基板20の表面20aに付着した異物の影響を抑えて、ガラス基板20の面位置の変位Dを高精度に検出することができる。   Further, in the first embodiment, unlike the comparative example, after the condensing point P is once formed by the objective lens 5, light is irradiated in a defocused state on the surface 20a that is the test surface. The amount of light incident on the foreign matter on the surface 20a can be made relatively small with respect to the amount of light incident on and reflected by 20a, and the influence of the foreign matter on the detection accuracy can be greatly reduced. By the way, in the comparative example, since the condensing point is formed on the back surface 20b of the glass substrate 20 or inside the glass substrate 20, the amount of light incident on the back surface 20b and reflected without being affected by foreign matter or the like is reflected. On the other hand, for example, the amount of light incident on a foreign substance in the glass substrate 20 or a foreign substance on the surface 20a tends to be relatively large. Thus, in the displacement detection device of the first embodiment, it is possible to detect the displacement D of the surface position of the glass substrate 20 with high accuracy while suppressing the influence of the foreign matter attached to the surface 20a of the glass substrate 20.

具体的に、第1実施形態では、ガラス基板20の表面20aの面位置の変位Dの発生に応じて、表面20aからの反射光が4分割センサ8に形成する光分布8eが変化する。4分割センサ8の出力信号Sは、次の式(2)により表される。式(2)において、Saは受光部8a、Sbは受光部8b、Scは受光部8c、Sdは受光部8dの受光光量に対応する値である。
S=(Sa+Sc)−(Sb+Sd) (2)
Specifically, in the first embodiment, the light distribution 8e formed in the four-divided sensor 8 by the reflected light from the surface 20a changes according to the occurrence of the displacement D of the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20. The output signal S of the quadrant sensor 8 is expressed by the following equation (2). In Expression (2), Sa is a light receiving unit 8a, Sb is a light receiving unit 8b, Sc is a light receiving unit 8c, and Sd is a value corresponding to the amount of light received by the light receiving unit 8d.
S = (Sa + Sc) − (Sb + Sd) (2)

比較例に対応した通常の設計にしたがう第1実施形態において、式(2)により表される4分割センサ8の出力信号Sと、ガラス基板20の表面20aの面位置の変位Dとの間に、図7に示すような関係が得られた。図7において、横軸は変位Dを、縦軸は4分割センサ8の出力信号Sを表している。図5と図7とを比較すると、第1実施形態で得られるSカーブは、比較例で得られるSカーブと同様に、その原点(S=D=0の点)を中心とする所定の範囲において高い線形性を有することがわかる。   In 1st Embodiment according to the normal design corresponding to a comparative example, it is between the output signal S of the 4-part dividing sensor 8 represented by Formula (2), and the displacement D of the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20. The relationship shown in FIG. 7 was obtained. In FIG. 7, the horizontal axis represents the displacement D, and the vertical axis represents the output signal S of the quadrant sensor 8. Comparing FIG. 5 and FIG. 7, the S curve obtained in the first embodiment is a predetermined range centered on the origin (point of S = D = 0), similar to the S curve obtained in the comparative example. It can be seen that it has high linearity.

第1実施形態では、4分割センサ8の出力信号Sが供給される信号処理部9において、出力信号Sの変化量の符号に基づいてガラス基板20の表面20aの移動方向(すなわち変位Dの符号)を求め、出力信号Sの変化量の絶対値に基づいてガラス基板20の表面20aのZ方向に沿った移動量(すなわち変位Dの絶対値)を求める。具体的には、信号処理部9は、例えば4分割センサ8の出力信号Sがゼロである初期状態からの表面20aの面位置の変位Dの符号および絶対値を、4分割センサ8の出力信号Sの符号および絶対値に基づいて算出する。   In the first embodiment, in the signal processing unit 9 to which the output signal S of the quadrant sensor 8 is supplied, the moving direction of the surface 20a of the glass substrate 20 (that is, the sign of the displacement D) based on the sign of the change amount of the output signal S. ) And the amount of movement along the Z direction of the surface 20a of the glass substrate 20 (that is, the absolute value of the displacement D) is obtained based on the absolute value of the change amount of the output signal S. Specifically, the signal processing unit 9 determines the sign and absolute value of the displacement D of the surface position of the surface 20a from the initial state where the output signal S of the quadrant sensor 8 is zero, for example, and the output signal of the quadrant sensor 8. Calculation is based on the sign and absolute value of S.

さらに具体的には、4分割センサ8のSカーブの原点を中心とする所定範囲におけるSカーブの傾き(リニアリティ)を、面位置の変化に対する信号Sの変化率Kとして例えば計測により予め求める。そして、4分割センサ8で得られた信号Sに基づいて、ガラス基板20の表面20aの面位置の変位Dを、次の式(3)により求める。
D=S×K (3)
More specifically, the slope (linearity) of the S curve in a predetermined range centered on the origin of the S curve of the quadrant sensor 8 is obtained in advance, for example, by measurement as the rate of change K of the signal S with respect to the change in the surface position. Based on the signal S obtained by the four-divided sensor 8, the displacement D of the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20 is obtained by the following equation (3).
D = S × K (3)

第1実施形態においても比較例の場合と同様に、図8に示すように、ガラス基板20の表面20aの面位置が変化しない状態(すなわちガラス基板20がZ方向に固定された状態)で、直径30μmの円形状の異物がX方向に沿って表面20a上を移動するときの、光軸AXに対する異物の中心のX方向位置(mm)と検出誤差(nm)との関係を求めた。図8を参照すると、表面20a上に付着した異物の中心が光軸AXから僅かに位置ずれしているときに最大で5nm程度の検出誤差、すなわち比較例の約1/9の検出誤差しか発生しないことがわかる。   As in the case of the comparative example in the first embodiment, as shown in FIG. 8, the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20 does not change (that is, the glass substrate 20 is fixed in the Z direction). When a circular foreign substance having a diameter of 30 μm moves on the surface 20a along the X direction, the relationship between the X direction position (mm) of the foreign substance center with respect to the optical axis AX and the detection error (nm) was obtained. Referring to FIG. 8, when the center of the foreign matter adhering to the surface 20a is slightly displaced from the optical axis AX, a detection error of about 5 nm at the maximum, that is, a detection error of about 1/9 of the comparative example occurs. I understand that I do not.

ところで、第1実施形態では、被検物体であるガラス基板20が存在するときには、その表面20aからの戻り光(反射光)が検出系DSの各光学部材に入射するが、ガラス基板20が存在しないときには検出系DSの各光学部材に入射する戻り光はない。その結果、対物レンズ5、シリンドリカルレンズ6、集光レンズ7などの内部温度が、戻り光の影響を受けて変化し易い。とりわけ、対物レンズ5の内部温度Tの変化により屈折率が変化し且つ熱膨張すると、対物レンズ5の焦点距離fが変化し、検出誤差の発生の原因になる。   By the way, in 1st Embodiment, when the glass substrate 20 which is a to-be-tested object exists, the return light (reflected light) from the surface 20a injects into each optical member of detection system DS, but glass substrate 20 exists. When not, there is no return light incident on each optical member of the detection system DS. As a result, the internal temperatures of the objective lens 5, the cylindrical lens 6, the condenser lens 7 and the like are likely to change due to the influence of the return light. In particular, when the refractive index changes due to a change in the internal temperature T of the objective lens 5 and the thermal expansion occurs, the focal length f of the objective lens 5 changes, causing a detection error.

温度Tの変化による対物レンズ5の焦点距離の変動率dF/dTは、温度変化による熱膨張の作用および温度変化による屈折率変化の作用を考慮して、以下のように求められる。まず、熱膨張の作用による焦点距離の変動率dF1/dTは、次の式(4)により表される。式(4)において、αは、対物レンズ5を形成する光学材料の線膨張係数である。
dF1/dT=α×f (4)
The variation rate dF / dT of the focal length of the objective lens 5 due to the change of the temperature T is obtained as follows in consideration of the effect of thermal expansion due to the temperature change and the effect of refractive index change due to the temperature change. First, the focal length variation rate dF 1 / dT due to the action of thermal expansion is expressed by the following equation (4). In Expression (4), α is a linear expansion coefficient of the optical material forming the objective lens 5.
dF 1 / dT = α × f (4)

また、屈折率変化の作用については、次の式(5)に示す関係が成立する。また、式(5)に示す関係から、次の式(6)に示す関係が得られる。式(5)および(6)において、nは対物レンズ5を形成する光学材料の屈折率であり、r1は対物レンズ5の偏光ビームスプリッター3側の面の曲率半径であり、r2は対物レンズ5のガラス基板20側の面の曲率半径である。
1/f=(n−1)(1/r1−1/r2) (5)
(−1/f2)・df=(1/r1−1/r2)・dn (6)
Regarding the effect of refractive index change, the relationship shown in the following equation (5) is established. Further, the relationship shown in the following equation (6) is obtained from the relationship shown in equation (5). In equations (5) and (6), n is the refractive index of the optical material forming the objective lens 5, r1 is the radius of curvature of the surface of the objective lens 5 on the side of the polarizing beam splitter 3, and r2 is the objective lens 5 This is the radius of curvature of the surface of the glass substrate 20 side.
1 / f = (n-1) (1 / r1-1 / r2) (5)
(−1 / f 2 ) · df = (1 / r1-1 / r2) · dn (6)

式(5)および式(6)から、次の式(7)に示す関係が得られる。そして、式(7)に示す関係から、屈折率変化の作用による焦点距離の変動率dF2/dTは、次の式(8)により表される。
df=−f/(n−1)・dn (7)
dF2/dT=−f/(n−1)・(dn/dT) (8)
From the equations (5) and (6), the relationship shown in the following equation (7) is obtained. From the relationship shown in the equation (7), the focal length variation rate dF 2 / dT due to the effect of the refractive index change is expressed by the following equation (8).
df = -f / (n-1) .dn (7)
dF 2 / dT = −f / (n−1) · (dn / dT) (8)

式(4)および式(8)から、温度変化による対物レンズ5の焦点距離の変動率dF/dTは、次の式(9)により表される。
dF/dT=dF1/dT+dF2/dT
=α×f−f/(n−1)・(dn/dT)
=f{α−(dn/dT)/(n−1)} (9)
From the equations (4) and (8), the fluctuation rate dF / dT of the focal length of the objective lens 5 due to the temperature change is expressed by the following equation (9).
dF / dT = dF 1 / dT + dF 2 / dT
= Α × f−f / (n−1) · (dn / dT)
= F {[alpha]-(dn / dT) / (n-1)} (9)

したがって、第1実施形態では、次の条件式(A)を満足することにより、対物レンズ5の内部温度Tの変化の影響を低減して、ガラス基板20の面位置の変位Dを高精度に検出することができる。条件式(A)において、dn/dTは温度Tの変化に対する対物レンズ5の光学材料の屈折率nの変化率であり、Xは温度Tの変化に対する対物レンズ5の焦点距離fの変動許容量である。
|f{α−(dn/dT)/(n−1)}|<X (A)
Therefore, in the first embodiment, by satisfying the following conditional expression (A), the influence of the change in the internal temperature T of the objective lens 5 is reduced, and the displacement D of the surface position of the glass substrate 20 is highly accurate. Can be detected. In the conditional expression (A), dn / dT is the rate of change of the refractive index n of the optical material of the objective lens 5 with respect to the change of the temperature T, and X is the allowable fluctuation amount of the focal length f of the objective lens 5 with respect to the change of the temperature T. It is.
| F {α− (dn / dT) / (n−1)} | <X (A)

具体的な数値例として、対物レンズ5の焦点距離fが4mmで、焦点距離fの変動許容量Xが10nm/°Cの場合、線膨張係数αが7.2×10-6[1/°C]で、波長λ=790nmの光に対する屈折率nが1.51で、屈折率nの変化率dn/dTが2.6×10-6[1/°C]の光学材料BK7を用いて対物レンズ5を形成すると、条件式(A)の左辺の値が8.3[nm/°C]になり、条件式(A)を満たすことができる。 As a specific numerical example, when the focal length f of the objective lens 5 is 4 mm and the variation allowable amount X of the focal length f is 10 nm / ° C., the linear expansion coefficient α is 7.2 × 10 −6 [1 / °. C], an optical material BK7 having a refractive index n of 1.51 for light having a wavelength λ = 790 nm and a change rate dn / dT of the refractive index n of 2.6 × 10 −6 [1 / ° C]. When the objective lens 5 is formed, the value on the left side of the conditional expression (A) becomes 8.3 [nm / ° C], and the conditional expression (A) can be satisfied.

なお、必要に応じて、シリンドリカルレンズ6、集光レンズ7などの光学部材も同様に条件式(A)を満たすように構成することもできる。また、条件式(A)を満足することにより対物レンズ5などの内部温度の変化の影響を低減することができる点については、後述する図9の第2実施形態および図10の変形例においても同様である。   If necessary, optical members such as the cylindrical lens 6 and the condensing lens 7 can also be configured to satisfy the conditional expression (A). Further, the fact that the influence of changes in the internal temperature of the objective lens 5 and the like can be reduced by satisfying conditional expression (A) is also described in the second embodiment of FIG. 9 and the modification of FIG. It is the same.

なお、第1実施形態では、対物レンズ5により一旦集光点Pを形成した後に、ガラス基板20の表面20aに光を照射し、表面20aで反射されて対物レンズ5を経た光に基づいて、表面20aの面位置の変位を検出している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図9の第2実施形態に示すように、例えば集光レンズ2に代えて負レンズ2aを用いることにより、光源LSからの光を対物レンズ5により収束させて、被検面としてのガラス基板20の表面20aに照射し、表面20aで反射されて一旦集光点P’を形成し且つ対物レンズ5を経た光に基づいて、表面20aの面位置の変位を検出することもできる。   In the first embodiment, after the condensing point P is once formed by the objective lens 5, the surface 20 a of the glass substrate 20 is irradiated with light, and is reflected by the surface 20 a and passes through the objective lens 5. The displacement of the surface position of the surface 20a is detected. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in the second embodiment in FIG. 9, the light from the light source LS is converged by the objective lens 5 by using, for example, the negative lens 2 a instead of the condenser lens 2. Then, the surface 20a of the glass substrate 20 as the test surface is irradiated, reflected by the surface 20a, once formed a condensing point P ′, and based on the light passing through the objective lens 5, the surface position of the surface 20a Displacement can also be detected.

第2実施形態においても第1実施形態の場合と同様に、ガラス基板20の内部に光が入らないので、例えばガラス基板20内の脈理、異物、泡、並びに裏面20bの面粗さなどに起因して検出誤差が発生することがない。また、被検面である表面20aに対してデフォーカスした状態で光を照射し且つ表面20aからの反射光に基づいて変位の検出を行うので、表面20aに入射して反射される光の光量に対して表面20a上の異物に入射する光の光量を相対的に小さくすることができ、検出精度に対する異物の影響を大幅に低減することができる。   Also in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, no light enters the inside of the glass substrate 20, for example, striae in the glass substrate 20, foreign matter, bubbles, and surface roughness of the back surface 20 b. As a result, no detection error occurs. In addition, since the surface 20a, which is the test surface, is irradiated with light in a defocused state and displacement is detected based on the reflected light from the surface 20a, the amount of light incident and reflected on the surface 20a On the other hand, the amount of light incident on the foreign matter on the surface 20a can be made relatively small, and the influence of the foreign matter on the detection accuracy can be greatly reduced.

その結果、第2実施形態にかかる変位検出装置においても、ガラス基板20の表面20aに付着した異物の影響を抑えて、ガラス基板20の面位置の変位Dを高精度に検出することができる。なお、第1実施形態では、コリメートレンズ1と集光レンズ2とを、1つの正レンズで置き換えることができる。同様に、第2実施形態では、コリメートレンズ1と負レンズ2aとを、1つの正レンズで置き換えることができる。   As a result, also in the displacement detection apparatus according to the second embodiment, it is possible to detect the displacement D of the surface position of the glass substrate 20 with high accuracy while suppressing the influence of foreign matter attached to the surface 20a of the glass substrate 20. In the first embodiment, the collimating lens 1 and the condenser lens 2 can be replaced with one positive lens. Similarly, in the second embodiment, the collimating lens 1 and the negative lens 2a can be replaced with one positive lens.

また、上述の各実施形態では、偏光ビームスプリッター3を経た光に非点収差を発生させる収差発生部材としてのシリンドリカルレンズ6と、ガラス基板20の表面20aからの反射光を光電変換する光電変換部としての4分割センサ8とを用いて、非点収差法により被検面である表面20aの面位置の変位を検出している。しかしながら、非点収差法に限定されることなく、例えばナイフエッジ法や臨界角法などの手法を用いて被検面の面位置の変位を検出する変位検出装置に対して本発明を適用することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the cylindrical lens 6 as an aberration generating member that generates astigmatism in the light that has passed through the polarization beam splitter 3, and the photoelectric conversion unit that photoelectrically converts the reflected light from the surface 20a of the glass substrate 20. The displacement of the surface position of the surface 20a, which is the test surface, is detected by the astigmatism method. However, the present invention is not limited to the astigmatism method, and the present invention is applied to a displacement detection device that detects the displacement of the surface position of the surface to be measured using, for example, a knife edge method or a critical angle method. Can do.

以下、図10および図11を参照して、ナイフエッジ法によりガラス基板の表面の面位置の変位を検出する変位検出装置の構成例を説明する。図10の変形例は図1の第1実施形態と類似の構成を有するが、集光レンズ6の前側に配置されたシリンドリカルレンズ6に代えて集光レンズ6の後側に配置された遮光部材10が用いられ、4分割センサ8に代えて2分割センサ11が用いられている点が第1実施形態と相違している。以下、第1実施形態との相違点に着目して、図10の変形例の構成および作用を説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the structural example of the displacement detection apparatus which detects the displacement of the surface position of the surface of a glass substrate by a knife edge method is demonstrated. The modification of FIG. 10 has a configuration similar to that of the first embodiment of FIG. 1, but a light shielding member disposed on the rear side of the condensing lens 6 instead of the cylindrical lens 6 disposed on the front side of the condensing lens 6. 10 is used, and the two-divided sensor 11 is used instead of the four-divided sensor 8, which is different from the first embodiment. Hereinafter, the configuration and operation of the modified example of FIG. 10 will be described with a focus on differences from the first embodiment.

図10の変形例では、集光レンズ7を介した光が、遮光部材10に入射する。遮光部材10は、装置の光軸AXと直交してY方向に延びるエッジ10aを有し、入射した光のうち光軸AXから+X方向にある部分を遮る機能を有する。2分割センサ11は、図11に示すように、Y方向に延びる線状の領域により等分割された2つの受光部11aおよび11bを有する。換言すれば、2つの受光部11aと11bとは、2分割センサ11の中心点を通ってY方向に延びる線分に関して対称に配置されている。   In the modification of FIG. 10, the light that passes through the condenser lens 7 enters the light shielding member 10. The light blocking member 10 has an edge 10a extending in the Y direction perpendicular to the optical axis AX of the apparatus, and has a function of blocking a portion of the incident light in the + X direction from the optical axis AX. As shown in FIG. 11, the two-divided sensor 11 has two light receiving portions 11 a and 11 b that are equally divided by a linear region extending in the Y direction. In other words, the two light receiving portions 11 a and 11 b are arranged symmetrically with respect to a line segment that passes through the center point of the two-divided sensor 11 and extends in the Y direction.

図10の変形例では、ガラス基板20の表面20aの面位置の変位Dの発生に応じて、表面20aからの反射光が2分割センサ11に形成する光分布11cが変化する。2分割センサ11の出力信号S1は、次の式(10)により表される。式(10)において、S1aは受光部11aの受光光量に対応する値であり、S1bは受光部11bの受光光量に対応する値である。
S1=S1a−S1b (10)
In the modification of FIG. 10, the light distribution 11 c formed by the reflected light from the surface 20 a on the two-divided sensor 11 changes according to the occurrence of the displacement D of the surface position of the surface 20 a of the glass substrate 20. The output signal S1 of the two-divided sensor 11 is expressed by the following equation (10). In Expression (10), S1a is a value corresponding to the amount of light received by the light receiving unit 11a, and S1b is a value corresponding to the amount of light received by the light receiving unit 11b.
S1 = S1a-S1b (10)

図10の変形例では、例えば第1実施形態の場合と同様に、上述の式(3)を用いて、ガラス基板20の表面20aに付着した異物の影響を抑えて、ガラス基板20の面位置の変位Dを高精度に検出することができる。また、図示を省略したが、図9の第2実施形態の基本構成に対してナイフエッジ法を適用することもできる。   In the modified example of FIG. 10, for example, as in the case of the first embodiment, the surface position of the glass substrate 20 is suppressed by using the above-described formula (3) and suppressing the influence of foreign matters attached to the surface 20 a of the glass substrate 20. Can be detected with high accuracy. Although not shown, the knife edge method can be applied to the basic configuration of the second embodiment shown in FIG.

なお、上述の実施形態および変形例では、光源からの光を反射して被検面へ導き且つ被検面からの反射光を透過させて光電変換部へ導くための導光部材として、偏光分離面3aを有する偏光ビームスプリッター3を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、この種の導光部材については様々な形態が可能である。例えば、この種の導光部材として、偏光分離面を有しない振幅分割型のビームスプリッターを用いることができる。   In the above-described embodiment and modification, polarization separation is performed as a light guide member that reflects light from the light source to guide the test surface and transmits reflected light from the test surface to guide the photoelectric conversion unit. A polarizing beam splitter 3 having a surface 3a is used. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible for this type of light guide member. For example, an amplitude-dividing beam splitter that does not have a polarization separation surface can be used as this type of light guide member.

一般的には、偏光型または振幅分割型のビームスプリッターにより、光源からの光を反射または透過させて被検面へ導き且つ被検面からの反射光を透過または反射して光電変換部へ導くことができる。振幅分割型のビームスプリッターを用いる場合には、面位置の変位の検出に寄与しない光が発生し、ひいては光量損失が発生する。ただし、この場合、必要に応じて、面位置の変位の検出に寄与しない光を用いて光源の光量変化をモニターし、その安定化を図ることができる。同様に、偏光ビームスプリッターを用いる場合にも、必要に応じて、面位置の変位の検出に寄与しない光を積極的に発生させ、この光を用いて光源の光量変化をモニターすることができる。   In general, a polarization type or amplitude division type beam splitter reflects or transmits light from a light source and guides it to a test surface, and transmits or reflects reflected light from the test surface and guides it to a photoelectric conversion unit. be able to. In the case of using an amplitude division type beam splitter, light that does not contribute to detection of displacement of the surface position is generated, and as a result, a light amount loss occurs. However, in this case, if necessary, the light amount change of the light source can be monitored by using light that does not contribute to the detection of the displacement of the surface position, and stabilization thereof can be achieved. Similarly, when a polarizing beam splitter is used, light that does not contribute to the detection of the displacement of the surface position can be actively generated as needed, and the light quantity change of the light source can be monitored using this light.

また、上述の実施形態および変形例では、装置を固定した状態において、被検面であるガラス基板20の表面20aの面位置の変位を検出している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば検出変位Dが常に一定値(例えばゼロ)になるように対物レンズ5または装置全体をZ方向に移動させ、対物レンズ5または装置全体のZ方向移動量に基づいて被検面の面位置の変位を検出することもできる。   Moreover, in the above-mentioned embodiment and modification, in the state which fixed the apparatus, the displacement of the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20 which is a test surface is detected. However, the present invention is not limited to this. For example, the objective lens 5 or the entire apparatus is moved in the Z direction so that the detected displacement D is always a constant value (for example, zero). The displacement of the surface position of the test surface can also be detected based on the above.

また、上述の実施形態および変形例では、ガラス基板20の表面20aの面位置の変位を検出する変位検出装置を例にとって本発明を説明したが、これに限定されることなく、ガラス基板以外の物体の表面の変位の検出に対しても同様に本発明を適用することができる。換言すれば、図1の第1実施形態、図9の第2実施形態、または図10の変形例にかかる変位検出装置の適用例については、様々な形態が可能である。   Moreover, in the above-mentioned embodiment and modification, although this invention was demonstrated taking the example of the displacement detection apparatus which detects the displacement of the surface position of the surface 20a of the glass substrate 20, it is not limited to this, Other than a glass substrate The present invention can be similarly applied to detection of displacement of the surface of an object. In other words, various forms are possible for the application example of the displacement detection device according to the first embodiment of FIG. 1, the second embodiment of FIG. 9, or the modification of FIG.

以下、図12を参照して、露光装置における基板ステージの表面の面位置の変位の検出に、上述の実施形態または変形例にかかる変位検出装置を適用した構成例を説明する。図12の露光装置は、たとえば露光光源であるArFエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ(ホモジナイザー)、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明系61を備えている。照明系61は、光源から射出された露光光により、転写すべきパターンが形成されたマスク(レチクル)Mを照明する。   Hereinafter, a configuration example in which the displacement detection apparatus according to the above-described embodiment or modification is applied to detection of the displacement of the surface position of the surface of the substrate stage in the exposure apparatus will be described with reference to FIG. The exposure apparatus in FIG. 12 includes an ArF excimer laser light source that is an exposure light source, for example, and includes an illumination system 61 that includes an optical integrator (homogenizer), a field stop, a condenser lens, and the like. The illumination system 61 illuminates a mask (reticle) M on which a pattern to be transferred is formed by exposure light emitted from a light source.

照明系61は、例えばマスクMの矩形状のパターン領域全体、あるいはパターン領域全体のうちX方向に沿って細長いスリット状の領域(例えば矩形状の領域)を照明する。マスクMのパターンからの光は、所定の縮小倍率を有する投影光学系PLを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ(感光性基板)Wの単位露光領域にマスクMのパターン像を形成する。すなわち、マスクM上での照明領域に光学的に対応するように、ウェハWの単位露光領域において、マスクMのパターン領域全体と相似な矩形状の領域、あるいはX方向に細長い矩形状の領域(静止露光領域)にマスクパターン像が形成される。   The illumination system 61 illuminates, for example, the entire rectangular pattern region of the mask M, or an elongated slit-shaped region (for example, a rectangular region) along the X direction in the entire pattern region. The light from the pattern of the mask M forms a pattern image of the mask M on a unit exposure region of a wafer (photosensitive substrate) W coated with a photoresist via a projection optical system PL having a predetermined reduction magnification. That is, in the unit exposure area of the wafer W, a rectangular area similar to the entire pattern area of the mask M or a rectangular area elongated in the X direction (optically corresponding to the illumination area on the mask M) A mask pattern image is formed in the (static exposure region).

マスクMは、マスクステージMS上においてXY平面と平行に保持されている。マスクステージMSには、X方向、Y方向およびZ軸廻りの回転方向にマスクMを微動させる機構が組み込まれている。マスクステージMSには図示を省略した移動鏡が設けられ、この移動鏡を用いるマスクレーザ干渉計(不図示)が、マスクステージMS(ひいてはマスクM)のX方向、Y方向および回転方向の位置をリアルタイムに計測する。   The mask M is held parallel to the XY plane on the mask stage MS. The mask stage MS incorporates a mechanism for finely moving the mask M in the rotation directions around the X direction, the Y direction, and the Z axis. The mask stage MS is provided with a movable mirror (not shown), and a mask laser interferometer (not shown) using this movable mirror determines the position of the mask stage MS (and thus the mask M) in the X direction, Y direction and rotational direction. Measure in real time.

ウェハWは、Zステージ62上においてXY平面と平行に保持されている。Zステージ62は、投影光学系PLの像面と平行なXY平面に沿って移動するXYステージ63上に取り付けられ、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角(XY平面に対するウェハWの表面の傾き)を調整する。Zステージ62には移動鏡(不図示)が設けられ、この移動鏡を用いるウェハレーザ干渉計(不図示)が、Zステージ62のX方向、Y方向およびZ軸廻りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する。XYステージ63は、ベース64上に載置され、ウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置を調整する。   The wafer W is held on the Z stage 62 in parallel with the XY plane. The Z stage 62 is mounted on an XY stage 63 that moves along an XY plane parallel to the image plane of the projection optical system PL, and a focus position (position in the Z direction) and an inclination angle (wafer W with respect to the XY plane) of the wafer W. The tilt of the surface). The Z stage 62 is provided with a movable mirror (not shown), and a wafer laser interferometer (not shown) using this movable mirror is able to determine the position of the Z stage 62 in the X direction, the Y direction, and the rotational direction around the Z axis in real time. measure. The XY stage 63 is placed on the base 64 and adjusts the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction.

マスクレーザ干渉計の出力およびウェハレーザ干渉計の出力は、主制御系(不図示)に供給される。主制御系は、マスクレーザ干渉計の計測結果に基づいて、マスクMのX方向、Y方向および回転方向の位置の制御を行う。即ち、主制御系は、マスクステージMSに組み込まれている機構に制御信号を送信し、この機構が制御信号に基づいてマスクステージMSを微動させることにより、マスクMのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。   The output of the mask laser interferometer and the output of the wafer laser interferometer are supplied to a main control system (not shown). The main control system controls the position of the mask M in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement result of the mask laser interferometer. That is, the main control system transmits a control signal to a mechanism incorporated in the mask stage MS, and this mechanism finely moves the mask stage MS based on the control signal, thereby rotating the mask M in the X direction, Y direction, and rotation. Adjust the direction position.

また、主制御系は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式により、ウェハWの表面を投影光学系PLの像面に合わせ込む(像面と一致させる)ために、ウェハWのフォーカス位置および傾斜角の制御を行う。即ち、主制御系は、ウェハステージ駆動系(不図示)に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系が制御信号に基づいてZステージ62を駆動することにより、ウェハWのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。   Further, the main control system adjusts the focus position and the tilt angle of the wafer W in order to align the surface of the wafer W with the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the autoleveling method. Take control. That is, the main control system transmits a control signal to a wafer stage drive system (not shown), and the wafer stage drive system drives the Z stage 62 based on the control signal, so that the focus position and tilt angle of the wafer W are controlled. Make adjustments.

また、主制御系は、ウェハレーザ干渉計の計測結果に基づいて、ウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置の制御を行う。即ち、主制御系は、ウェハステージ駆動系に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系が制御信号に基づいてXYステージ63を駆動することにより、ウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。   The main control system controls the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement result of the wafer laser interferometer. That is, the main control system transmits a control signal to the wafer stage drive system, and the wafer stage drive system drives the XY stage 63 based on the control signal, whereby the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction is determined. Make adjustments.

ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハW上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの1つの単位露光領域に、マスクMのパターン像を一括的に露光する。その後、主制御系は、ウェハステージ駆動系に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系によりXYステージ63をXY平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハWの別の単位露光領域を投影光学系PLに対して位置決めする。こうして、マスクMのパターン像をウェハWの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。   In the step-and-repeat method, the pattern image of the mask M is collectively exposed to one unit exposure area among a plurality of unit exposure areas set vertically and horizontally on the wafer W. Thereafter, the main control system transmits a control signal to the wafer stage drive system, and moves the XY stage 63 stepwise along the XY plane by the wafer stage drive system, thereby projecting another unit exposure region of the wafer W to the projection optical system. Position with respect to PL. Thus, the operation of collectively exposing the pattern image of the mask M to the unit exposure area of the wafer W is repeated.

ステップ・アンド・スキャン方式では、主制御系は、マスクステージMSに組み込まれた機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系に制御信号を送信し、投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でマスクステージMSおよびXYステージ63を移動させつつ、マスクMのパターン像をウェハWの1つの単位露光領域に走査露光する。その後、主制御系は、ウェハステージ駆動系に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系によりXYステージ63をXY平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハWの別の単位露光領域を投影光学系PLに対して位置決めする。こうして、マスクMのパターン像をウェハWの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。   In the step-and-scan method, the main control system transmits a control signal to a mechanism incorporated in the mask stage MS, and also transmits a control signal to the wafer stage drive system, in accordance with the projection magnification of the projection optical system PL. While the mask stage MS and the XY stage 63 are moved at the speed ratio, the pattern image of the mask M is scanned and exposed to one unit exposure region of the wafer W. Thereafter, the main control system transmits a control signal to the wafer stage drive system, and moves the XY stage 63 stepwise along the XY plane by the wafer stage drive system, thereby projecting another unit exposure region of the wafer W to the projection optical system. Position with respect to PL. Thus, the operation of scanning and exposing the pattern image of the mask M to the unit exposure area of the wafer W is repeated.

すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、ウェハステージ駆動系およびウェハレーザ干渉計などを用いてマスクMおよびウェハWの位置制御を行いながら、矩形状(一般にはスリット状)の静止露光領域の短辺方向であるY方向に沿って、マスクステージMSとXYステージ63とを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。   That is, in the step-and-scan method, the position of the mask M and the wafer W is controlled using a wafer stage drive system and a wafer laser interferometer, etc., and the short side direction of a rectangular (generally slit-shaped) still exposure region By moving (scanning) the mask stage MS and the XY stage 63 synchronously along the Y direction, the mask M and the wafer W are equal to the long side of the static exposure region on the wafer W. The mask pattern is scanned and exposed to an area having a width and a length corresponding to the scanning amount (movement amount) of the wafer W.

本実施形態の露光装置は、ウェハ(感光性基板)Wを支持するZステージ(基板ステージ)62の表面の面位置の変位を検出するための1つまたは複数の変位検出装置60を備えている。変位検出装置60は、例えば図1の第1実施形態、図9の第2実施形態、または図10の変形例にかかる装置と同様の構成を有する。変位検出装置60は、例えば国際公開第2007/097466号パンフレットに記載されたZセンサ72a〜72dとして使用され、基板ステージ上に設けられた光学式エンコーダ用のガラス基板の表面の面位置の変位を、ひいては基板ステージの表面の面位置の変位を検出する。   The exposure apparatus of this embodiment includes one or a plurality of displacement detection devices 60 for detecting the displacement of the surface position of the surface of a Z stage (substrate stage) 62 that supports a wafer (photosensitive substrate) W. . The displacement detection device 60 has the same configuration as the device according to the first embodiment of FIG. 1, the second embodiment of FIG. 9, or the modification of FIG. The displacement detection device 60 is used as, for example, the Z sensors 72a to 72d described in the pamphlet of International Publication No. 2007/097466, and detects the displacement of the surface position of the surface of the glass substrate for an optical encoder provided on the substrate stage. As a result, the displacement of the surface position of the surface of the substrate stage is detected.

次に、図12の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図13は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図13に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the embodiment of FIG. 12 will be described. FIG. 13 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. As shown in FIG. 13, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred is performed (step S46: development process). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。   Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.

図14は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図14に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。   FIG. 14 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 14, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.

ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。   In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.

ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

本発明の第1実施形態にかかる変位検出装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the composition of the displacement detector concerning a 1st embodiment of the present invention. 第1実施形態における光検出部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the photon detection part in 1st Embodiment. 第1実施形態に対応した比較例にかかる変位検出装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the displacement detection apparatus concerning the comparative example corresponding to 1st Embodiment. 比較例における4分割センサの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the 4-part dividing sensor in a comparative example. 比較例における4分割センサの出力信号と被検面の面位置の変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output signal of the 4-part dividing sensor in a comparative example, and the displacement of the surface position of a to-be-tested surface. 比較例における異物の中心位置と検出誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the center position of the foreign material in a comparative example, and a detection error. 第1実施形態における4分割センサの出力信号と被検面の面位置の変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output signal of the 4-part dividing sensor in 1st Embodiment, and the displacement of the surface position of a to-be-tested surface. 第1実施形態における異物の中心位置と検出誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the center position of the foreign material in 1st Embodiment, and a detection error. 本発明の第2実施形態にかかる変位検出装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the displacement detection apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 図1の第1実施形態の基本構成に対してナイフエッジ法を適用した変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which applied the knife edge method with respect to the basic composition of 1st Embodiment of FIG. 図10の変形例における2分割センサの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the 2 division | segmentation sensor in the modification of FIG. 露光装置における基板ステージの面位置の変位の検出に対して変位検出装置を適用した構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example which applied the displacement detection apparatus with respect to the detection of the displacement of the surface position of the substrate stage in exposure apparatus. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

符号の説明Explanation of symbols

LS 光源
IL 照射系
DS 検出系
2,7 集光レンズ
3 偏光ビームスプリッター
4 1/4波長板
5 対物レンズ
6 シリンドリカルレンズ
8 4分割センサ
9 信号処理部
11 2分割センサ
20 ガラス基板
20a ガラス基板の表面
LS Light source IL Irradiation system DS Detection system 2, 7 Condensing lens 3 Polarizing beam splitter 4 1/4 wavelength plate 5 Objective lens 6 Cylindrical lens 8 Quad sensor 9 Signal processing unit 11 Split sensor 20 Glass substrate 20a Surface of glass substrate

Claims (11)

被検面の面位置の変位を検出する変位検出装置において、
光源からの光に基づいて対物レンズにより一旦集光点を形成した後に前記被検面としての物体の表面に照射する照射系と、
前記被検面で反射され且つ前記対物レンズを経た光に基づいて前記被検面の面位置の変位を検出する検出系とを備えていることを特徴とする変位検出装置。
In the displacement detection device that detects the displacement of the surface position of the test surface,
An irradiation system for irradiating the surface of the object as the test surface after forming a condensing point once by an objective lens based on light from a light source,
A displacement detection apparatus comprising: a detection system that detects a displacement of a surface position of the test surface based on light reflected by the test surface and passed through the objective lens.
被検面の面位置の変位を検出する変位検出装置において、
光源からの光を対物レンズにより収束させて前記被検面としての物体の表面に照射する照射系と、
前記被検面で反射されて一旦集光点を形成し且つ前記対物レンズを経た光に基づいて前記被検面の面位置の変位を検出する検出系とを備えていることを特徴とする変位検出装置。
In the displacement detection device that detects the displacement of the surface position of the test surface,
An irradiation system for converging light from a light source by an objective lens and irradiating the surface of the object as the test surface;
A displacement system comprising: a detection system that forms a condensing point once reflected by the test surface and detects a displacement of a surface position of the test surface based on light that has passed through the objective lens. Detection device.
前記対物レンズの焦点距離をfとし、前記対物レンズを形成する光学材料の線膨張係数をαとし、温度Tの変化に対する前記光学材料の屈折率nの変化率をdn/dTとし、温度Tの変化に対する前記焦点距離fの変動許容量をXとするとき、
|f{α−(dn/dT)/(n−1)}|<X
の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の変位検出装置。
The focal length of the objective lens is f, the linear expansion coefficient of the optical material forming the objective lens is α, the change rate of the refractive index n of the optical material with respect to the change of the temperature T is dn / dT, and the temperature T When the fluctuation tolerance of the focal length f with respect to the change is X,
| F {α− (dn / dT) / (n−1)} | <X
The displacement detection device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記照射系は、前記光源からの光を反射または透過させて前記対物レンズへ導くビームスプリッターを有し、
前記検出系は、前記ビームスプリッターを透過または反射した光を光電変換する光電変換部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の変位検出装置。
The irradiation system includes a beam splitter that reflects or transmits light from the light source and guides the light to the objective lens,
The displacement detection device according to claim 1, wherein the detection system includes a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light transmitted or reflected by the beam splitter.
前記光電変換部は4分割センサを有することを特徴とする請求項4に記載の変位検出装置。 The displacement detection apparatus according to claim 4, wherein the photoelectric conversion unit includes a quadrant sensor. 前記検出系は、前記ビームスプリッターと前記光電変換部との間の光路中に配置されて前記ビームスプリッターを経た光に非点収差を発生させる収差発生部材を有することを特徴とする請求項5に記載の変位検出装置。 6. The detection system according to claim 5, further comprising an aberration generating member that is disposed in an optical path between the beam splitter and the photoelectric conversion unit and generates astigmatism in the light that has passed through the beam splitter. The displacement detection device described. 前記検出系は、前記ビームスプリッターを経た光を部分的に遮る遮光部材を有し、
前記光電変換部は2分割センサを有することを特徴とする請求項4に記載の変位検出装置。
The detection system has a light blocking member that partially blocks light that has passed through the beam splitter,
The displacement detection apparatus according to claim 4, wherein the photoelectric conversion unit includes a two-divided sensor.
前記ビームスプリッターは偏光分離面を有することを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載の変位検出装置。 The displacement detection apparatus according to claim 4, wherein the beam splitter has a polarization separation surface. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の変位検出装置を備え、所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising the displacement detection apparatus according to claim 1, wherein a predetermined pattern is exposed on a photosensitive substrate. 前記感光性基板を支持する基板ステージを備え、
前記変位検出装置は、前記基板ステージの表面の面位置の変位を検出することを特徴とする請求項9に記載の露光装置。
A substrate stage for supporting the photosensitive substrate;
The exposure apparatus according to claim 9, wherein the displacement detection device detects a displacement of a surface position of the surface of the substrate stage.
請求項9または10に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
An exposure process for exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 9 or 10,
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
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