JP2014178389A - Measurement method and position adjustment method - Google Patents

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欣成 檜垣
Kenji Yamazoe
賢治 山添
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To relatively simply and quickly measure the defocus amounts of the measurement position of a surface to be inspected.SOLUTION: A measurement method for measuring defocus amounts as deviation amounts in an optical axial direction from the focal position of an imaging optical system 104 at the measurement position of a surface to be inspected includes: acquiring an evaluation value on the basis of the image of a mask 103 formed by the imaging optical system; and acquiring the defocus amounts corresponding to the evaluation value by using preliminarily acquired relation between the defocus amounts and evaluation value. The mask includes: first regions 35 and 36 having a first phase; and second regions 37 and 38 having a second phase different from the first phase. The evaluation value is acquired on the basis of a first value indicative of the imaging state of an image corresponding to the first regions and a second value indicative of the imaging state of the image corresponding to the second regions.

Description

本発明は、デフォーカス量を計測する計測方法およびそれを利用した位置調整方法に関する。   The present invention relates to a measurement method for measuring a defocus amount and a position adjustment method using the same.

バーチャルスライドと呼ばれる病理診断用の顕微鏡システムでは、顕微鏡光学系を通した試料の拡大像を撮像素子で撮像する。バーチャルスライドでは、試料の形状歪みや顕微鏡システムの機械的な誤差、温度の変動に伴う変形や変質に起因して発生するデフォーカス量を補正する必要があり、デフォーカス量の分布の計測が必要となる。特許文献1は、試料に計測用ビームを照射し、その反射光が複数の受光部のいずれにスポットを形成するかに基づいて合焦状態を検出する方法を提案している。   In a microscope system for pathological diagnosis called a virtual slide, an enlarged image of a sample that has passed through a microscope optical system is captured by an image sensor. With virtual slides, it is necessary to correct the amount of defocus that occurs due to deformation of the specimen, mechanical errors in the microscope system, and deformation and alteration due to temperature fluctuations, and measurement of the defocus amount distribution is required. It becomes. Patent Document 1 proposes a method of irradiating a sample with a measurement beam and detecting a focused state based on which reflected light forms a spot on a plurality of light receiving portions.

また、半導体露光装置においては、露光ショット領域内の複数箇所におけるデフォーカス(焦点不均一性)を補正するために、それぞれのデフォーカス量(像面湾曲)の計測が必要である。計測方法としては、レジストを塗布したウエハを露光して電子顕微鏡などで観察する方法や、ウエハステージに光電変換素子を併設し、像面の強度分布を直接計測する方法がある。この計測に用いるマスクとして、特許文献2は、非対称回折格子と基準パターンを並置しているマスクを提案し、特許文献3は、孤立線状の遮光領域と微小位相シフターを並置しているマスクを提案している。   Further, in the semiconductor exposure apparatus, in order to correct defocus (focus nonuniformity) at a plurality of locations in the exposure shot area, it is necessary to measure each defocus amount (field curvature). As a measuring method, there are a method in which a wafer coated with a resist is exposed and observed with an electron microscope, or a method in which a photoelectric conversion element is provided on a wafer stage and an intensity distribution on an image plane is directly measured. As a mask used for this measurement, Patent Document 2 proposes a mask in which an asymmetric diffraction grating and a reference pattern are juxtaposed, and Patent Document 3 discloses a mask in which an isolated linear light-shielding region and a micro phase shifter are juxtaposed. is suggesting.

特開2001−305420号公報JP 2001-305420 A 特開2002−055435号公報JP 2002-055435 A 特開2010−282115号公報JP 2010-282115 A

しかし、特許文献1の方法は、1回の計測でデフォーカス量は算出できず、デフォーカスを補正するためには、受光スポットをモニタし続けながら焦点合わせの動作を連続的に行う必要があり、補正に時間を要する。また、この方法では試料上の1点の計測につき1組の受光部が必要であること、この方法を試料からの透過光を観察する明視野顕微鏡に適用する場合には、計測用の照明光学系を別に設けなければならないことから、計測装置のコストとサイズが増大する。   However, the method of Patent Document 1 cannot calculate the defocus amount by one measurement, and in order to correct the defocus, it is necessary to continuously perform the focusing operation while continuously monitoring the light receiving spot. , Correction takes time. Further, in this method, one set of light receiving portions is required for measurement of one point on the sample, and when this method is applied to a bright field microscope for observing transmitted light from the sample, illumination optics for measurement is used. Since a separate system must be provided, the cost and size of the measuring device increase.

一方、半導体露光装置のデフォーカス量(像面湾曲)の計測において、特許文献2、3に示すマスクを用いると、デフォーカス量に従って移動する2つの計測パターンが近づく場合がある。この場合には、計測パターンのピークまたはエッジが不明瞭になり、計測精度が低下するおそれがある。また、従来のマスクでは、計測結果とデフォーカス量を対応付けるために予め計測した事前情報がなければ、合焦しているか否か、また合焦位置がウエハの前後どちらにずれているかの判定ができない。さらには、特定の照明条件でしか性能を発揮せず、通常の使用時とは照明条件を切り替える必要がある。   On the other hand, in the measurement of the defocus amount (field curvature) of the semiconductor exposure apparatus, if the masks disclosed in Patent Documents 2 and 3 are used, two measurement patterns that move according to the defocus amount may approach each other. In this case, the peak or edge of the measurement pattern becomes unclear, and there is a risk that the measurement accuracy will decrease. In addition, in the conventional mask, if there is no prior information measured in advance in order to associate the measurement result with the defocus amount, it is determined whether or not the in-focus position is in front of or behind the wafer. Can not. Furthermore, performance is exhibited only under specific lighting conditions, and it is necessary to switch the lighting conditions from normal use.

本発明は、被検面の計測位置のデフォーカス量を比較的簡単に短時間で計測することが可能な計測方法およびそれを利用した位置調整方法を提供することを例示的な目的とする。   An object of the present invention is to provide a measurement method capable of measuring a defocus amount of a measurement position on a surface to be measured in a relatively simple time and a position adjustment method using the same.

本発明の計測方法は、被検面の計測位置における、結像光学系の焦点位置からの光軸方向におけるずれ量であるデフォーカス量を計測する計測方法であって、前記結像光学系によって形成されるマスクの像に基づいて評価値を取得するステップと、予め取得された、前記デフォーカス量と前記評価値との関係を用いて、前記評価値に対応する前記デフォーカス量を取得するステップと、を有し、前記マスクは、第1の位相を有する第1の領域と、前記第1の位相とは異なる第2の位相を有する第2の領域と、を含み、前記評価値は、前記第1の領域に対応する像の結像状態を表す第1の値と、前記第2の領域に対応する像の結像状態を表す第2の値と、に基づいて取得されることを特徴とすることを特徴とする。   The measurement method of the present invention is a measurement method for measuring a defocus amount, which is a deviation amount in the optical axis direction from the focal position of the imaging optical system, at the measurement position of the surface to be measured. The defocus amount corresponding to the evaluation value is acquired using the step of acquiring the evaluation value based on the image of the mask to be formed and the relationship between the defocus amount and the evaluation value acquired in advance. And the mask includes a first region having a first phase and a second region having a second phase different from the first phase, and the evaluation value is , Obtained based on a first value representing the imaging state of the image corresponding to the first region and a second value representing the imaging state of the image corresponding to the second region. It is characterized by.

本発明によれば、被検面の計測位置のデフォーカス量を比較的簡単に短時間で計測することが可能な計測方法およびそれを利用した位置調整方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measuring method which can measure the defocus amount of the measurement position of a to-be-measured surface comparatively easily in a short time, and the position adjustment method using it can be provided.

本発明が適用可能なバーチャルスライドのブロック図である。It is a block diagram of a virtual slide to which the present invention is applicable. 本発明が適用可能な投影露光装置のブロック図である。1 is a block diagram of a projection exposure apparatus to which the present invention can be applied. 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの透過率分布と位相分布を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution and phase distribution of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. Example 1 図3に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例1)FIG. 4 is an output image of the image sensor with respect to the measurement mask shown in FIG. 3. Example 1 図3に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例1)4 is a graph illustrating a relationship between an image sensor defocus amount and an evaluation value with respect to the measurement mask illustrated in FIG. 3. Example 1 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの透過率分布と位相分布を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution and phase distribution of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. (Example 2) 図6に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例2)FIG. 7 is an output image of the image sensor with respect to the measurement mask shown in FIG. 6. FIG. (Example 2) 図6に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例2)It is a graph which shows the relationship between the defocus amount of an image sensor with respect to the measurement mask shown in FIG. 6, and an evaluation value. (Example 2) 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの構造を示す図である。(実施例3)It is a figure which shows the structure of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. (Example 3) 図9に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例3)FIG. 10 is an output image of the image sensor with respect to the measurement mask shown in FIG. 9. FIG. (Example 3) 図9に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例3)10 is a graph showing a relationship between an image sensor defocus amount and an evaluation value with respect to the measurement mask shown in FIG. 9. (Example 3) 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの透過率分布と位相分布を示す図である。(実施例4)It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution and phase distribution of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. Example 4 図12に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例4)13 is an output image of the image sensor with respect to the measurement mask shown in FIG. 12. Example 4 図12に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例4)13 is a graph showing a relationship between an image sensor defocus amount and an evaluation value with respect to the measurement mask shown in FIG. 12. Example 4 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの透過率分布と位相分布を示す図である。(実施例5)It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution and phase distribution of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. (Example 5) 図15に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例5)It is an output image of the image pick-up element with respect to the mask for measurement shown in FIG. (Example 5) 図15に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例5)16 is a graph illustrating a relationship between an image sensor defocus amount and an evaluation value with respect to the measurement mask illustrated in FIG. 15. (Example 5) 本発明の計測方法で使用される計測用マスクの透過率分布と位相分布を示す図である。(実施例6)It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution and phase distribution of the mask for a measurement used with the measuring method of this invention. (Example 6) 図18に示す計測用マスクに対する撮像素子の出力像である。(実施例6)It is an output image of the image pick-up element with respect to the measurement mask shown in FIG. (Example 6) 図18に示す計測用マスクに対する撮像素子のデフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。(実施例6)It is a graph which shows the relationship between the defocus amount of an image sensor with respect to the mask for measurement shown in FIG. 18, and an evaluation value. (Example 6) 本実施形態の計測方法と位置調整方法のフローチャートである。(実施例1〜6)It is a flowchart of the measuring method and position adjustment method of this embodiment. (Examples 1-6)

図1は、本発明を適用可能なバーチャルスライドと呼ばれる病理診断用の顕微鏡システムのブロック図である。バーチャルスライドは、顕微鏡100と、搬送部201、制御部202、画像処理部203、パーソナルコンピュータ(PC)204と、を有する。顕微鏡100は、照明光学系101、ステージ102、撮像光学系104、撮像素子105を有する。   FIG. 1 is a block diagram of a microscope system for pathological diagnosis called a virtual slide to which the present invention can be applied. The virtual slide includes a microscope 100, a transport unit 201, a control unit 202, an image processing unit 203, and a personal computer (PC) 204. The microscope 100 includes an illumination optical system 101, a stage 102, an imaging optical system 104, and an imaging element 105.

照明光学系101は、ステージ102に搭載された計測用マスク(以下、単に「マスク」と称する)103や不図示の人体の組織片等の試料をそれぞれに適した照明条件で照明する。ステージ102は、マスク103や試料を支持して、照明光学系101の光軸方向とそれに直交する二方向に移動する。撮像光学系104は、物体であるマスク103や試料の光学像を形成する結像光学系である。撮像素子105は、撮像光学系104が形成した光学像を光電変換する。   The illumination optical system 101 illuminates a sample such as a measurement mask (hereinafter simply referred to as “mask”) 103 mounted on the stage 102 or a human tissue piece (not shown) under appropriate illumination conditions. The stage 102 supports the mask 103 and the sample, and moves in the optical axis direction of the illumination optical system 101 and two directions orthogonal thereto. The imaging optical system 104 is an imaging optical system that forms an optical image of a mask 103 that is an object or a sample. The image sensor 105 photoelectrically converts the optical image formed by the imaging optical system 104.

搬送部201は、制御部202の命令に基づいてマスク103や試料をステージ102に搭載する。制御部202は、バーチャルスライドの各部の動作を制御する。画像処理部203は、撮像素子105の出力(アナログ信号)をA/D変換して得られるデジタル信号に対して各種の処理を施す。   The transport unit 201 mounts the mask 103 and the sample on the stage 102 based on a command from the control unit 202. The control unit 202 controls the operation of each part of the virtual slide. The image processing unit 203 performs various processes on a digital signal obtained by A / D converting the output (analog signal) of the image sensor 105.

PC204は、演算処理を行うCPU(演算手段)と、試料の撮像結果を保存する記憶手段を有する。PC204は、インターネットなどのネットワークに接続され、外部からの読み出し要求に対応する画像を提供する。また、記憶手段は予め取得した、後述するデフォーカス量と評価値との関係も保存する。PC204は、後述する計測結果と前記関係から被検面の計測位置におけるデフォーカス量を取得する。また、被検面の計測位置のデフォーカス量が減るように制御部202に撮像素子105またはステージ102の位置を調整するように命令する。   The PC 204 includes a CPU (arithmetic unit) that performs arithmetic processing and a storage unit that stores an imaging result of the sample. The PC 204 is connected to a network such as the Internet and provides an image corresponding to a read request from the outside. The storage unit also stores a relationship between a defocus amount (described later) and an evaluation value acquired in advance. The PC 204 acquires the defocus amount at the measurement position of the surface to be measured from the measurement result described later and the relationship. In addition, the controller 202 is instructed to adjust the position of the image sensor 105 or the stage 102 so that the defocus amount of the measurement position on the surface to be measured is reduced.

バーチャルスライドでは、視野(試料の観察領域)が1つの撮像素子105よりも大きい場合には、撮像素子105を複数備えた構成を採用してもよい。マスク103または試料と撮像素子105の撮像面とは、撮像光学系104によって共役な関係(即ち、物体と像の関係)になければならないが、撮像素子105の撮像面はデフォーカスする場合がある。このため、各撮像素子105の撮像面(被検面)のデフォーカス量を計測して補正する必要がある。ここで、「デフォーカス量」とは、撮像素子105の撮像面などの被検面の計測位置における、結像光学系の焦点位置からの光軸方向におけるずれ量である。合焦状態ならば0、光源(物体)に近づく方向にずれた場合を正の値、光源(物体)から遠ざかる方向にずれた場合を負の値とする。   In the virtual slide, when the visual field (observation region of the sample) is larger than one image sensor 105, a configuration including a plurality of image sensors 105 may be employed. The mask 103 or the sample and the imaging surface of the imaging element 105 must have a conjugate relationship (that is, the relationship between the object and the image) by the imaging optical system 104, but the imaging surface of the imaging element 105 may be defocused. . For this reason, it is necessary to measure and correct the defocus amount on the imaging surface (test surface) of each imaging element 105. Here, the “defocus amount” is a shift amount in the optical axis direction from the focal position of the imaging optical system at the measurement position of the surface to be measured such as the imaging surface of the image sensor 105. If the in-focus state is 0, a positive value is obtained when the light source (object) is moved away from the light source (object), and a negative value is obtained when the light is moved away from the light source (object).

図21は、本実施形態の計測方法と位置調整方法を説明するためのフローチャートである。   FIG. 21 is a flowchart for explaining a measurement method and a position adjustment method according to this embodiment.

試料を観察して撮像する前に、マスク103を用いて被検面の一または複数の計測位置におけるデフォーカス量(またはデフォーカス量の分布)を計測する計測ステップ(S10)が行われる。そして、計測ステップによって計測されたデフォーカス量を補正するように撮像素子105またはステージ102の位置を調整する位置調整ステップ(S20)が行われる。   Before the sample is observed and imaged, a measurement step (S10) for measuring the defocus amount (or distribution of the defocus amount) at one or a plurality of measurement positions on the test surface using the mask 103 is performed. Then, a position adjustment step (S20) for adjusting the position of the image sensor 105 or the stage 102 so as to correct the defocus amount measured in the measurement step is performed.

本実施形態の計測ステップ(計測方法)は、マスク103を使用して撮像素子105の出力を取得し、取得された撮像素子105の出力と予め取得した情報に基づいて被検面の計測位置のデフォーカス量を取得する。具体的には、照明光学系101は、搬送部201によってステージ102に搭載されたマスク103を計測用の条件で照明し、撮像素子105は、撮像光学系104によって被検面に結像されたマスク103の光学像を光電変換する(露光および撮像)。画像処理部203は、複数の撮像素子105が撮像したマスクの像に対してデータ処理を行い、被検面の計測位置の合焦状態を評価するための後述する評価値を取得する(S12)。PC204は、取得した評価値と、予め取得した情報(デフォーカス量と評価値との関係に係るデータ)とから、評価値に対応する被検面の計測位置のデフォーカス量を取得する(S14)。そして、PC204は、この情報に基づき、撮像素子105またはステージ102の位置を調節し、その後で試料を観察する処理に入る。S12とS14は、コンピュータによって実行されるプログラムとして具現化されてもよい。   In the measurement step (measurement method) of the present embodiment, the output of the image sensor 105 is acquired using the mask 103, and the measurement position of the test surface is determined based on the acquired output of the image sensor 105 and previously acquired information. Get the defocus amount. Specifically, the illumination optical system 101 illuminates the mask 103 mounted on the stage 102 by the transport unit 201 under measurement conditions, and the imaging element 105 is imaged on the surface to be measured by the imaging optical system 104. The optical image of the mask 103 is photoelectrically converted (exposure and imaging). The image processing unit 203 performs data processing on the image of the mask imaged by the plurality of image sensors 105, and obtains an evaluation value to be described later for evaluating the in-focus state of the measurement position on the test surface (S12). . The PC 204 acquires the defocus amount at the measurement position of the test surface corresponding to the evaluation value from the acquired evaluation value and information acquired in advance (data related to the relationship between the defocus amount and the evaluation value) (S14). ). Then, the PC 204 adjusts the position of the image sensor 105 or the stage 102 based on this information, and then enters a process of observing the sample. S12 and S14 may be embodied as a program executed by a computer.

マスク103は、光が通過する光通過部を有しており、以下の実施例では、第1の位相を有する光通過部である第1の領域と、第1の位相とは異なる第2の位相を有する光通過部を第2の領域と、について説明する。照明光学系101からの光は、マスク103における第1の領域及び第2の領域を通過し、撮像光学系104は、第1の領域及び第2の領域の夫々に対応する像を形成する。   The mask 103 has a light passing portion through which light passes. In the following embodiments, a first region that is a light passing portion having a first phase and a second phase different from the first phase are used. The light passage part having a phase will be described with respect to the second region. The light from the illumination optical system 101 passes through the first region and the second region of the mask 103, and the imaging optical system 104 forms an image corresponding to each of the first region and the second region.

第1の領域に対応する像の結像状態がデフォーカス量に従って変化する変化の仕方は、第2の領域に対応する像の結像状態がデフォーカス量に従って変化する変化の仕方とは異なる。一つの像の結像状態のみを指標とすると(例えば、第1の領域に対応する像の結像状態を表す指標のみを用いると)比較基準が存在しないために計測精度が低下したり、複数回の計測が必要になるために計測時間がかかったりする。そこで、本実施形態では、デフォーカス量に対する変化の仕方が異なる二種類の領域の像の結像状態を組み合わせたものを評価値に使用している。評価値は、第1の領域に対応する像の結像状態を表す第1の値と、第2の領域に対応する像の結像状態を表す第2の値と、に基づいて取得される。即ち、第1の値と第2の値を組み合わせることによって生成され、デフォーカス量とユニークに(一対一で)対応している。本実施形態は、このような評価値を使用することによって計測精度を高め、計測時間を短縮している。   The manner in which the imaging state of the image corresponding to the first region changes according to the defocus amount is different from the manner in which the imaging state of the image corresponding to the second region changes according to the defocus amount. If only the image formation state of one image is used as an index (for example, using only an index indicating the image formation state of an image corresponding to the first region), there is no comparison reference, so that the measurement accuracy decreases, It takes a long time to measure the number of times. Therefore, in the present embodiment, a combination of the image formation states of two types of regions having different ways of changing the defocus amount is used as the evaluation value. The evaluation value is acquired based on the first value that represents the imaging state of the image corresponding to the first region and the second value that represents the imaging state of the image corresponding to the second region. . That is, it is generated by combining the first value and the second value, and uniquely corresponds to the defocus amount (one to one). In this embodiment, by using such an evaluation value, the measurement accuracy is increased and the measurement time is shortened.

マスク103は、ある実施例では、取得画像における特徴点(例えば、輝度が極大値をとる点)の位置をデフォーカス量に応じて異なる方向にずらす効果を有する。また、マスク103は、別の実施例では、取得画像における複数の特徴点の像強度の大小関係をデフォーカス量に応じて変化させる効果を有する。   In one embodiment, the mask 103 has an effect of shifting the position of a feature point (for example, a point at which the luminance takes a maximum value) in the acquired image in different directions according to the defocus amount. In another embodiment, the mask 103 has an effect of changing the magnitude relationship between the image intensities of a plurality of feature points in the acquired image according to the defocus amount.

第1の領域に対応する第1の光通過部と第2の領域に対応する第2の光通過部は、遮光部によって分離されていてもよいし、一つの連続した光通過部の内部に設けられていてもよい。第1の領域と第2の領域の形状は同じでもよいし、異なっていてもよい。第1の光通過部と第2の光通過部の形状は同じでもよいし、異なっていてもよい。第1の光通過部の透過率と第2の光通過部の透過率は同じでもよいし、異なっていてもよい。第1の光通過部と第2の光通過部がそれぞれペアで設けられると、マスク103のパターン像は明瞭になりやすい。即ち、マスク103は、第1の領域及び第2の領域の夫々を複数含んでいてもよい。第1の位相と第2の位相はそれぞれ第1の領域と第2の領域において一定でもよいし、分布を有してもよい。第1の領域と第2の領域とを含めて1つのパターンとする時、マスク103はパターンを複数有してもよい。これにより、被検面の複数の計測位置のデフォーカス量を1回の計測によって取得することができる。   The first light passage portion corresponding to the first region and the second light passage portion corresponding to the second region may be separated by a light shielding portion, or within one continuous light passage portion. It may be provided. The shape of the first region and the second region may be the same or different. The shapes of the first light passage part and the second light passage part may be the same or different. The transmittance of the first light passage section and the transmittance of the second light passage section may be the same or different. When the first light passing portion and the second light passing portion are provided in pairs, the pattern image of the mask 103 tends to be clear. That is, the mask 103 may include a plurality of each of the first region and the second region. The first phase and the second phase may be constant in the first region and the second region, respectively, or may have a distribution. When forming one pattern including the first region and the second region, the mask 103 may have a plurality of patterns. Thereby, the defocus amount of the several measurement position of a to-be-examined surface can be acquired by one measurement.

図2は、本発明を適用可能な露光装置のブロック図である。図1と同様に、被処理体であるウエハや液晶基板を露光する前に、予めデフォーカス量を補正するためのステージ301の位置調整量を取得するため、マスク303を用いて像強度分布の取得またはレジストを塗布した計測用基板への露光を行う。なお、マスク303は、計測終了後は転写すべきパターンが形成されたマスク(レチクル)に交換される。まず、搬送部401は制御部402の命令に基づきマスク303を投影露光装置300に移動する。次に、照明光学系304は通常の露光と同じ条件、または計測用の条件でマスク303を照明し、結像光学系としての投影光学系302がステージ301上の光電変換素子またはレジストを塗布した計測用基板(不図示)に像を形成する。光電変換素子を用いた場合には、ステージ301上の複数の位置における像強度分布に関する信号を画像処理部403に伝送し、後述する既定のデータ処理を行うことで前記複数の位置のデフォーカス量を算出する。一方、計測用ウエハを用いた場合には、計測用ウエハを現像し、電子顕微鏡でレジスト形状を観察して画像情報を取得し、この画像に対して同様に既定のデータ処理を行うことで被検面の計測位置における評価値を取得する。PC404が、図1と同様に、取得した評価値と、予め取得した情報(デフォーカス量と評価値との関係に係るデータ)とから、デフォーカス量を算出する。この情報に基づき、被処理体を露光する前にステージ301またはマスク303の位置が補正されるか光学系302が調整され、もしくは被処理体の露光中にステージ301の位置が補正される。   FIG. 2 is a block diagram of an exposure apparatus to which the present invention can be applied. As in FIG. 1, before the exposure of the wafer or liquid crystal substrate as the object to be processed, in order to obtain the position adjustment amount of the stage 301 for correcting the defocus amount in advance, the image intensity distribution of the image using the mask 303 is obtained. Acquisition or exposure to a measurement substrate coated with a resist is performed. The mask 303 is replaced with a mask (reticle) on which a pattern to be transferred is formed after the measurement is completed. First, the transport unit 401 moves the mask 303 to the projection exposure apparatus 300 based on a command from the control unit 402. Next, the illumination optical system 304 illuminates the mask 303 under the same conditions as normal exposure or measurement conditions, and the projection optical system 302 as an imaging optical system applies a photoelectric conversion element or resist on the stage 301. An image is formed on a measurement substrate (not shown). When a photoelectric conversion element is used, a signal related to the image intensity distribution at a plurality of positions on the stage 301 is transmitted to the image processing unit 403, and predetermined data processing to be described later is performed, whereby defocus amounts at the plurality of positions are obtained. Is calculated. On the other hand, when a measurement wafer is used, the measurement wafer is developed, the resist shape is observed with an electron microscope to obtain image information, and a predetermined data process is performed on the image in the same manner. The evaluation value at the measurement position of the surface inspection is acquired. As in FIG. 1, the PC 404 calculates the defocus amount from the acquired evaluation value and information acquired in advance (data relating to the relationship between the defocus amount and the evaluation value). Based on this information, the position of the stage 301 or the mask 303 is corrected or the optical system 302 is adjusted before exposing the object to be processed, or the position of the stage 301 is corrected during the exposure of the object to be processed.

以下、各実施例において、図1のバーチャルスライドを例として、被検面の計測位置におけるデフォーカス量の計測方法を説明する。   Hereinafter, in each embodiment, a method for measuring the defocus amount at the measurement position on the test surface will be described using the virtual slide in FIG. 1 as an example.

実施例1は、撮像光学系104の像側開口数を0.7、結像倍率を20倍、各撮像素子105の画素サイズを1.5μm、同画素の面積開口率を80%とする。波長は白色光を想定した。400nm、500nm、550nm、600nm、700nmの各波長の相対強度をそれぞれ0.1、1.0、1.5、1.0、0.1とする。   In Example 1, the image-side numerical aperture of the imaging optical system 104 is 0.7, the imaging magnification is 20 times, the pixel size of each imaging element 105 is 1.5 μm, and the area aperture ratio of the pixel is 80%. The wavelength was assumed to be white light. The relative intensities at wavelengths of 400 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, and 700 nm are 0.1, 1.0, 1.5, 1.0, and 0.1, respectively.

実施例1は、図3に示す(計測用)マスク103aを図1に示すマスク103に使用する。図3(a)は、マスク103aの透過率分布を示し、図3(b)はマスク103aの位相分布を示す図である。なお、以降では位相分布を示す全ての図における位相の単位はラジアンとする。図3では、複数の第1の領域と複数の第2の領域は交差して配列されており、その交差する部分は遮光部として機能する。   In the first embodiment, the (measurement) mask 103a shown in FIG. 3 is used as the mask 103 shown in FIG. 3A shows the transmittance distribution of the mask 103a, and FIG. 3B shows the phase distribution of the mask 103a. In the following, the unit of phase in all the diagrams showing the phase distribution is radians. In FIG. 3, the plurality of first regions and the plurality of second regions are arranged so as to intersect with each other, and the intersecting portion functions as a light shielding portion.

図3(a)において、遮光部30と4つの開口部31〜34が設けられている。4つの開口部は十字形状を形成し、十字の交差する部分(図3では中央部)は遮光部である。各開口部は1辺0.25μmの正方形形状を有する。(x,y)=(0,0)を中心とする1辺0.25μmの正方形は遮光部である。十字の中央の遮光部のy方向(第1の方向)に並ぶ上下の開口部31、32がペアであり、第1の開口部(第1の光通過部)として機能する。十字の中央の遮光部のx方向(第2の方向)に並ぶ左右の開口部33、34がペアであり、第2の開口部(第2の光通過部)として機能する。第1の開口部と第2の開口部の透過率は共に1であり、それ以外は0である。   In FIG. 3A, a light shielding portion 30 and four openings 31 to 34 are provided. The four openings form a cross shape, and the crossing portion (center portion in FIG. 3) is a light shielding portion. Each opening has a square shape with a side of 0.25 μm. A square with a side of 0.25 μm centered at (x, y) = (0, 0) is a light shielding portion. The upper and lower openings 31, 32 arranged in the y direction (first direction) of the light shielding part at the center of the cross form a pair and function as a first opening (first light passing part). The left and right openings 33 and 34 arranged in the x direction (second direction) of the light shielding part at the center of the cross form a pair and function as a second opening (second light passing part). The transmittances of the first opening and the second opening are both 1, and the other is 0.

図3(b)において、各開口部と同一の領域が同一の位置に4つ設けられている。一対の第1の開口部に対応する一対の第1の領域35、36の位相は共に1.02ラジアンであり、一対の第2の開口部37、38に対応する一対の第2の領域の位相は共に−1.02ラジアンである。第1の領域35、36と第2の領域37、38以外の領域の位相は0である。第1の領域の位相は一定であり、第2の領域の位相は一定である。第1の領域35、36と第2の領域37、38は角部において(対角方向に)接しているが、離れていてもよい。第1の領域35、36と第2の領域37、38は、0ラジアン以外の位相差、本実施例では波長550nmに対して2.04ラジアンの位相差を有する。   In FIG.3 (b), the same area | region as each opening part is provided in the same position. The phase of the pair of first regions 35 and 36 corresponding to the pair of first openings is 1.02 radians, and the phase of the pair of second regions corresponding to the pair of second openings 37 and 38 is Both phases are -1.02 radians. The phases of the areas other than the first areas 35 and 36 and the second areas 37 and 38 are zero. The phase of the first region is constant, and the phase of the second region is constant. The first regions 35 and 36 and the second regions 37 and 38 are in contact with each other at the corners (in a diagonal direction), but may be separated from each other. The first regions 35 and 36 and the second regions 37 and 38 have a phase difference other than 0 radians, in this embodiment, a phase difference of 2.04 radians with respect to a wavelength of 550 nm.

この位相差は、例えば、マスク103aの透明基板に開口ごとに異なる量の掘り込みを設けることにより実現できる。ここで、掘り込み量に100nmの製造誤差が加わると仮定した場合でも、位相差の誤差としては0.29ラジアン以下程度であり、以降の記載と同様の効果を得ることができる。製造誤差を考慮すると、位相差は0.61ラジアン以上3.24ラジアン以下であることが好ましい。後述する像形状はこの位相差に依存し、位相差が0.61ラジアン未満であると、各デフォーカス量に対応する像毎の形状の差が小さくなり、デフォーカス量を取得することが難しくなる。また、3.24よりも大きいと撮像素子105から得られるマスクパターン像が明瞭になりにくくなる。   This phase difference can be realized, for example, by providing different amounts of digging for each opening in the transparent substrate of the mask 103a. Here, even when it is assumed that a manufacturing error of 100 nm is added to the digging amount, the phase difference error is about 0.29 radians or less, and the same effect as described below can be obtained. In consideration of manufacturing errors, the phase difference is preferably 0.61 radians or more and 3.24 radians or less. The image shape to be described later depends on this phase difference, and if the phase difference is less than 0.61 radians, the difference in shape for each image corresponding to each defocus amount becomes small, and it is difficult to obtain the defocus amount. Become. On the other hand, if it is larger than 3.24, the mask pattern image obtained from the image sensor 105 becomes difficult to be clear.

図4は、マスク103aを垂直入射のコヒーレント光で照明した場合の被検面のデフォーカス量に対する撮像素子105の出力像を示す。図5は、この出力像に対し、最大値の35%の値をしきい値として2値化を行い、得られた楕円領域の水平方向の幅(第2の値)から垂直方向の幅(第1の値)を減算した評価値を前記デフォーカス量に対してプロットした結果を示すグラフである。楕円領域の垂直方向は複数の第1の領域35、36の配列方向に対応し、楕円領域の水平方向は複数の第2の領域37、38の配列方向に対応する。   FIG. 4 shows an output image of the image sensor 105 with respect to the defocus amount of the test surface when the mask 103a is illuminated with vertically incident coherent light. In FIG. 5, the output image is binarized with a threshold value of 35% of the maximum value, and the horizontal width (second value) of the obtained elliptical region is changed to the vertical width (second value). It is a graph which shows the result of having plotted the evaluation value which subtracted 1st value) with respect to the said defocus amount. The vertical direction of the elliptical area corresponds to the arrangement direction of the plurality of first areas 35 and 36, and the horizontal direction of the elliptical area corresponds to the arrangement direction of the plurality of second areas 37 and 38.

図5は、デフォーカス量と評価値の関係を示すグラフである。評価値は、前述したように、ここでは、楕円の形状を示す指標(どれだけ横長かなど)である。楕円は、図4に示す各画像(白色の像)を近似することによって設定される。例えば、図4のデフォーカス量−200μmの画像に対しては縦長の楕円が設定され、デフォーカス量0μmの画像に対してはほぼ真円の楕円が設定され、デフォーカス量200μmの画像に対しては横長の楕円が設定される。但し、評価値は、楕円の幅の差分に限定される必要はなく、マスクパターン像の形状を定量的に反映する指標であればよい。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the defocus amount and the evaluation value. As described above, the evaluation value is an index indicating how long an ellipse is (here, how long it is horizontally long). The ellipse is set by approximating each image (white image) shown in FIG. For example, a vertically long ellipse is set for an image with a defocus amount of −200 μm in FIG. 4, an almost perfect ellipse is set for an image with a defocus amount of 0 μm, and an image with a defocus amount of 200 μm is set. The horizontal ellipse is set. However, the evaluation value need not be limited to the difference in the width of the ellipse, and may be an index that quantitatively reflects the shape of the mask pattern image.

楕円領域の水平および垂直方向の端点を特徴点とすれば、特徴点の位置がデフォーカスに従って移動していることになる。予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図5に示す情報を取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する計測位置のデフォーカス量を取得することができる。例えば、被検面の評価値−6.0μmと算出された位置のデフォーカス量は−100μmと同定される。なお、デフォーカス量と評価値の関係は、グラフに限定されず、表や式であってもよい。   If the horizontal and vertical end points of the elliptical area are feature points, the position of the feature point is moved according to defocus. If the measurement for a known defocus amount is performed in advance, and the information shown in FIG. 5 is acquired and stored in a storage means (not shown), the corresponding measurement can be performed by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The defocus amount of the position can be acquired. For example, the defocus amount at the position calculated as the evaluation value of the test surface of −6.0 μm is identified as −100 μm. The relationship between the defocus amount and the evaluation value is not limited to the graph, and may be a table or an expression.

従来の方法に対してマスク103aを用いる利点は、事前情報がなくても合焦しているか否か、もしくは、デフォーカス方向の判定ができることである。例えば本実施例においては、評価値が負ならば、撮像素子105が光源から遠ざかる方向にデフォーカスしていると判定できる。なお、評価値が正ならば、光源から遠ざかる方向にデフォーカスしていると判定するように評価値を定義してもよいことはいうまでもない。さらには、図3に示すパターンが複数設けられたマスクを用い、前述の一連の手続きを行うことで、被検面の複数の位置におけるデフォーカス量を同時に計測することができる。   The advantage of using the mask 103a over the conventional method is that it is possible to determine whether the in-focus state or the defocus direction without any prior information. For example, in this embodiment, if the evaluation value is negative, it can be determined that the image sensor 105 is defocused in a direction away from the light source. Needless to say, if the evaluation value is positive, the evaluation value may be defined so as to determine that the focus is away from the light source. Furthermore, by using a mask provided with a plurality of patterns shown in FIG. 3 and performing the above-described series of procedures, defocus amounts at a plurality of positions on the test surface can be simultaneously measured.

撮像回数は1回に限定される必要はなく、複数枚の画像を取得し、それらから前述の方法を用いて取得したデフォーカス量に対し、平均等の統計的処理を行って最終的な計測値としてもよい。   The number of times of imaging does not need to be limited to one, and a plurality of images are acquired, and the final measurement is performed by performing statistical processing such as averaging on the defocus amount acquired from the images using the above-described method. It may be a value.

以上の計測において、マスク103aに合わせて照明条件を切り替える必要は必ずしもなく、通常の試料観察時と同じ照明条件で行ってもよい。また、同じ方法で投影露光装置の像面湾曲も計測可能である。   In the above measurement, it is not always necessary to switch the illumination condition in accordance with the mask 103a, and the measurement may be performed under the same illumination condition as in normal sample observation. Further, the field curvature of the projection exposure apparatus can be measured by the same method.

実施例2は、マスク103aの代わりにマスク103Bを使用する以外は実施例1と同じ条件を用いている。マスク103bは、図6(a)に示す透過率分布と図6(b)に示す位相分布を有する。これは、非点収差を表すZernike多項式の第5項を位相とする複素数分布をフーリエ変換した結果に対し、振幅については最大値の50%の値、位相については波長550nmに対し±1.58ラジアンをしきい値として3値化することで得られる。このフーリエ変換の結果はBessel関数の和で解析的に表される。マスク103bの位相分布がBessel関数で表されると、マスク103bのパターン像が明瞭になりやすい。位相差の実現手段については実施例1と同様である。   The second embodiment uses the same conditions as the first embodiment except that the mask 103B is used instead of the mask 103a. The mask 103b has a transmittance distribution shown in FIG. 6A and a phase distribution shown in FIG. This is the result of Fourier transform of the complex number distribution whose phase is the fifth term of the Zernike polynomial representing astigmatism, the amplitude is 50% of the maximum value, and the phase is ± 1.58 for the wavelength of 550 nm. It is obtained by ternizing with radians as a threshold value. The result of this Fourier transform is analytically represented by the sum of the Bessel functions. When the phase distribution of the mask 103b is represented by a Bessel function, the pattern image of the mask 103b tends to be clear. The means for realizing the phase difference is the same as in the first embodiment.

図6(a)では、透過率1を有する一つの菱形の開口部(光通過部)41がマスク103bに設けられており、周囲の黒色部は遮光部40で透過率は0である。第1の光通過部と第2の光通過部は一つの開口部の内部に設けられる。   In FIG. 6A, one rhombus opening (light passage portion) 41 having a transmittance of 1 is provided in the mask 103 b, the surrounding black portion is a light shielding portion 40, and the transmittance is zero. The first light passing portion and the second light passing portion are provided inside one opening.

図6(b)に示すように、マスク103bでは、第1の領域45、46と第2の領域47、48は共に同一のスペード形状を有し、Y方向に並ぶ一対のスペードが第1の領域であり、X方向に並ぶ一対のスペードが第2の領域である。一対の第1の領域45、46はy=0の線に関して対称に設けられ、一対の第2の領域47、48はx=0の線に関して対称に設けられている。一対の第1の領域45、46の位相は共に1.58ラジアンであり、一対の第2の領域47、48の位相は共に−1.58ラジアンである。第1の領域と第2の領域以外の領域の位相は0である。第1の領域45、46の位相は一定であり、第2の領域47、48の位相は一定であり、第1の位相と第2の位相は異なる。第1の領域45、46と第2の領域47、48は離れて配置されている。   As shown in FIG. 6B, in the mask 103b, the first regions 45 and 46 and the second regions 47 and 48 have the same spade shape, and a pair of spades arranged in the Y direction are the first. A pair of spades arranged in the X direction is a second area. The pair of first regions 45 and 46 are provided symmetrically with respect to the line y = 0, and the pair of second regions 47 and 48 are provided symmetrically with respect to the line x = 0. The phase of the pair of first regions 45 and 46 is 1.58 radians, and the phase of the pair of second regions 47 and 48 is −1.58 radians. The phases of the areas other than the first area and the second area are zero. The phases of the first regions 45 and 46 are constant, the phases of the second regions 47 and 48 are constant, and the first phase and the second phase are different. The first regions 45 and 46 and the second regions 47 and 48 are spaced apart.

図7に、マスク103bを垂直入射のコヒーレント光で照明した場合の各デフォーカス量に対する撮像素子105の出力像を示す。図8は、この出力像に対し、最大値の30%の値をしきい値として2値化を行い、得られた楕円領域の水平方向の幅(第2の値)から垂直方向の幅(第1の値)を減算した評価値をデフォーカス量に対してプロットした結果を示すグラフである。楕円領域の垂直方向は複数の第1の領域45、46の配列方向に対応し、楕円領域の水平方向は複数の第2の領域47、48の配列方向に対応する。   FIG. 7 shows an output image of the image sensor 105 for each defocus amount when the mask 103b is illuminated with vertically incident coherent light. In FIG. 8, the output image is binarized with a value of 30% of the maximum value as a threshold value, and the horizontal width (second value) of the obtained elliptical region is changed to the vertical width (second value). It is a graph which shows the result of having plotted the evaluation value which subtracted 1st value) with respect to the defocus amount. The vertical direction of the elliptical area corresponds to the arrangement direction of the plurality of first areas 45 and 46, and the horizontal direction of the elliptical area corresponds to the arrangement direction of the plurality of second areas 47 and 48.

楕円領域の水平および垂直方向の端点を特徴点とすれば、特徴点の位置がデフォーカスに従って移動していることになる。予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図8に示す情報を取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する計測位置のデフォーカス量を同定することができる。例えば、被検面の評価値−6.0μmと算出された位置のデフォーカス量は−100μmと同定される。   If the horizontal and vertical end points of the elliptical area are feature points, the position of the feature point is moved according to defocus. If the measurement for a known defocus amount is performed in advance and the information shown in FIG. 8 is acquired and stored in a storage means (not shown), the corresponding measurement can be performed by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The position defocus amount can be identified. For example, the defocus amount at the position calculated as the evaluation value of the test surface of −6.0 μm is identified as −100 μm.

評価値は長さの差分に限定されず、像形状を定量的に反映する指標であればよい。また、従来の方法に対する利点、複数の位置における同時計測、複数枚の撮像、照明条件、投影露光装置への適用については実施例1と同様である。   The evaluation value is not limited to the difference in length, and may be an index that quantitatively reflects the image shape. The advantages over the conventional method, simultaneous measurement at a plurality of positions, imaging of a plurality of sheets, illumination conditions, and application to a projection exposure apparatus are the same as in the first embodiment.

実施例3は、照明条件とマスク103aの代わりにマスク103cを使用する以外は実施例1と同じ条件を用いている。照明光は550nmの単波長とし、マスク103cは、図9に示す構造を有する。図9(a)はマスク103cの拡大斜視図である。図9(b)はマスク103cの上面図である。図9(c)はマスク103cの断面図である。   The third embodiment uses the same conditions as the first embodiment except that the illumination conditions and the mask 103c are used instead of the mask 103a. The illumination light has a single wavelength of 550 nm, and the mask 103c has the structure shown in FIG. FIG. 9A is an enlarged perspective view of the mask 103c. FIG. 9B is a top view of the mask 103c. FIG. 9C is a cross-sectional view of the mask 103c.

図9(c)に示すように、マスク103cは、遮光膜51と透明基板52から構成されている。遮光膜51は、例えば、クロムのような照明光をほとんど通さない材料から構成され、透明基板52は、例えば、光学ガラスのような屈折率が一定で光の吸収が少ない材料で構成されている。図9では、透明基板52は吸収がなく、屈折率が1.4の光学ガラス、遮光膜51は複素屈折率が2.38+2.97iのクロムである。   As shown in FIG. 9C, the mask 103 c includes a light shielding film 51 and a transparent substrate 52. The light shielding film 51 is made of, for example, a material that hardly transmits illumination light, such as chromium, and the transparent substrate 52 is made of, for example, a material having a constant refractive index and low light absorption, such as optical glass. . In FIG. 9, the transparent substrate 52 is optical glass having no absorption and a refractive index of 1.4, and the light shielding film 51 is chromium having a complex refractive index of 2.38 + 2.97i.

透明基板52は、y座標が−2μmから2μmの範囲に、図9(c)に示すように、側面から見た場合に二種類の交差する傾斜面を有する。図9(c)に示すように、第1の傾斜面は水平面に対する角度がθ1の斜面であり、第2の傾斜面は水平面に対する傾斜角度角度がθ1とは異なるθ2の斜面である。   The transparent substrate 52 has two kinds of intersecting inclined surfaces when viewed from the side as shown in FIG. 9C, in the y coordinate range of −2 μm to 2 μm. As shown in FIG. 9C, the first inclined surface is an inclined surface having an angle θ1 with respect to the horizontal plane, and the second inclined surface is an inclined surface having an inclination angle angle θ2 different from θ1 with respect to the horizontal plane.

図9(a)と図9(c)に示すように、第1の傾斜面はx座標が正の領域に形成されており、第2の傾斜面はx座標が負の領域に形成されている。角度θ1とθ2は向きが逆で大きさが同じであることが望ましい。本実施例では、θ1=0.79ラジアン(45°)、θ2=−0.79ラジアン(−45°)であるが、これらに限定されない。   As shown in FIGS. 9A and 9C, the first inclined surface is formed in a region where the x coordinate is positive, and the second inclined surface is formed in a region where the x coordinate is negative. Yes. It is desirable that the angles θ1 and θ2 have opposite directions and the same size. In this embodiment, θ1 = 0.79 radians (45 °) and θ2 = −0.79 radians (−45 °), but are not limited thereto.

図9(a)に示すように、第1の傾斜面の上には一対の矩形状の遮光膜51が形成され、その間に矩形形状のスリット(第1のスリット)53が形成されている。同様に、第2の傾斜面の上には一対の矩形状の遮光膜51が形成され、その間に矩形形状のスリット(第2のスリット)53が形成されている。2つのスリット53は、光が透過する開口部(光通過部)である。図9(b)に示す一対のスリット53は、y方向に異なる位相分布を有する。即ち、2つのスリット53の一方が第1の領域、他方が第2の領域としても機能し、第1のスリット内部の位相分布と第2のスリット内部の位相分布は異なる。   As shown in FIG. 9A, a pair of rectangular light-shielding films 51 are formed on the first inclined surface, and a rectangular slit (first slit) 53 is formed therebetween. Similarly, a pair of rectangular light shielding films 51 are formed on the second inclined surface, and a rectangular slit (second slit) 53 is formed therebetween. The two slits 53 are openings (light passage portions) through which light passes. The pair of slits 53 shown in FIG. 9B has different phase distributions in the y direction. That is, one of the two slits 53 functions as a first region and the other functions as a second region, and the phase distribution inside the first slit and the phase distribution inside the second slit are different.

図10に、マスク103cをコヒーレンスファクタ0.7の円形照明で照明した場合の各デフォーカス量に対する撮像素子105の出力像を示す。2つのスリット53の像強度のピーク位置が変化する理由は、合焦しているz座標におけるスリット53のy座標が2つのスリット間で異なるためである。この現象を利用すると、2つの像強度ピークのy座標(第1の値、第2の値)の差分(距離)を評価値として算出することで、デフォーカス量を判定することができる。   FIG. 10 shows an output image of the image sensor 105 for each defocus amount when the mask 103c is illuminated with circular illumination having a coherence factor of 0.7. The reason why the peak positions of the image intensities of the two slits 53 change is that the y coordinate of the slit 53 in the focused z coordinate is different between the two slits. Using this phenomenon, the defocus amount can be determined by calculating the difference (distance) between the y coordinates (first value and second value) of two image intensity peaks as an evaluation value.

図11に示すように、被検面のデフォーカス量が正に増大するにつれて、ピークのy座標の差分も単調に増加している。ピークを特徴点とすれば、特徴点の位置がデフォーカス量に従って移動していることになる。予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図11に示すデータを取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する計測位置のデフォーカス量を同定することができる。例えば、被検面の評価値−9.0μmと算出された位置のデフォーカス量は−100μmと同定される。   As shown in FIG. 11, as the defocus amount of the test surface increases positively, the difference in the y coordinate of the peak also increases monotonously. If the peak is a feature point, the position of the feature point is moved according to the defocus amount. If the measurement for a known defocus amount is performed in advance, and the data shown in FIG. 11 is acquired and stored in a storage means (not shown), the corresponding measurement is performed by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The position defocus amount can be identified. For example, the defocus amount at the position where the evaluation value of the test surface is calculated to be −9.0 μm is identified as −100 μm.

また、従来の方法に対する利点、複数の位置における同時計測、複数枚の撮像、照明条件、投影露光装置への適用については実施例1と同様である。   The advantages over the conventional method, simultaneous measurement at a plurality of positions, imaging of a plurality of sheets, illumination conditions, and application to a projection exposure apparatus are the same as in the first embodiment.

本実施例では、θ1およびθ2の絶対値を0.79ラジアン(45°)としているが、これらの値を小さくすれば、更に高精度な焦点ずれ測定が可能であり、値を大きくすれば測定可能なデフォーカス量の範囲が拡大する。さらには、透明基板52の斜面は、これを近似するような階段形状でも同様の効果を得ることが可能である。   In the present embodiment, the absolute values of θ1 and θ2 are set to 0.79 radians (45 °). However, if these values are reduced, more accurate defocus measurement can be performed, and if the values are increased, the measurement is performed. The range of possible defocus amounts is expanded. Furthermore, the same effect can be obtained even if the slope of the transparent substrate 52 has a stepped shape approximating it.

実施例4は、マスク103aの代わりにマスク103dを使用する以外は実施例1と同じ条件を用いている。マスク103dは、図12(a)に示す透過率分布と図12(b)に示す位相分布を有する。   The fourth embodiment uses the same conditions as in the first embodiment except that the mask 103d is used instead of the mask 103a. The mask 103d has a transmittance distribution shown in FIG. 12A and a phase distribution shown in FIG.

図12(a)に示すように、光通過部としての3つの開口部61、62、63がy方向に並んでおり、それ以外は遮光部60となっている。各開口部は1辺1.0μmの正方形で、間隔は2.0μm、中央の開口部61を第1の開口部(第1の光通過部)とすると両端の開口部62、63が第2の開口部(第2の光通過部)である。   As shown in FIG. 12A, three openings 61, 62, 63 as light passing portions are arranged in the y direction, and the other portions are light shielding portions 60. Each opening is a square having a side of 1.0 μm, the interval is 2.0 μm, and if the central opening 61 is a first opening (first light passage), the openings 62 and 63 at both ends are second. This is an opening (second light passing portion).

図12(b)に示すように、xy断面内において中央の開口部61と同一の位置には、第1の位相を有する第1の領域65が形成されている。第1の領域65と第1の開口部とは同一形状で同一位置にあり、第1の位相はx軸の正の方向に向かって減少する分布を有する。第1の領域65のx方向の両端の位相差は波長550nmに対して4.71ラジアンであり、線形な傾斜である。中央の開口部のy方向において両側にある開口部と同一の位置には第2の位相を有する第2の領域67が形成されているが、第2の領域67は第1の領域65を除くマスク103の全面である。また、第2の領域の位相は一定である。第1の位相と第2の位相は異なる。   As shown in FIG. 12B, a first region 65 having a first phase is formed at the same position as the central opening 61 in the xy cross section. The first region 65 and the first opening have the same shape and the same position, and the first phase has a distribution that decreases in the positive direction of the x-axis. The phase difference between both ends in the x direction of the first region 65 is 4.71 radians with respect to a wavelength of 550 nm, and is a linear inclination. A second region 67 having a second phase is formed at the same position as the openings on both sides in the y direction of the central opening, but the second region 67 excludes the first region 65. This is the entire surface of the mask 103. Further, the phase of the second region is constant. The first phase and the second phase are different.

本実施例では、このような位相の傾斜は、例えば、マスク103dの透明基板が開口部内において斜面を有するように掘り込まれていることによって実現できる。ここで、位相傾斜または掘り込み量に製造誤差が加わった場合にも、以下と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, such a phase gradient can be realized, for example, by digging the transparent substrate of the mask 103d so as to have a slope in the opening. Here, even when a manufacturing error is added to the phase inclination or the amount of digging, the same effect as described below can be obtained.

図13に、マスク103Dを垂直入射のコヒーレント光で照明した場合の各デフォーカス量に対する撮像素子105の出力像を示す。この出力像に対し、3つのピーク(明るさが最大となる点)を検出する。図14は、中心のピークと上下のピークを結ぶ線分との相対位置(符号つきの最短距離でもよいし、相対x座標でもよい)を評価値とし、デフォーカス量に対してプロットした結果を示すグラフである。上下の開口部はどちらか一つでもよく、この場合の評価値は、第1の領域に対応する像の明るさが最大となる点と第2の領域に対応する像の明るさが最大となる点との所定方向における相対位置となる。いずれにしても、評価値は、第1の領域に対応する像の明るさが最大となる点と第2の領域に対応する像の明るさが最大となる点との相対位置となる。   FIG. 13 shows an output image of the image sensor 105 for each defocus amount when the mask 103D is illuminated with vertically incident coherent light. For this output image, three peaks (points where the brightness is maximum) are detected. FIG. 14 shows the result of plotting the defocus amount with the relative position (which may be a signed shortest distance or a relative x coordinate) between the central peak and the line connecting the upper and lower peaks as an evaluation value. It is a graph. Either one of the upper and lower openings may be provided, and the evaluation value in this case is that the brightness of the image corresponding to the first area is maximum and the brightness of the image corresponding to the second area is maximum. Relative position in a predetermined direction. In any case, the evaluation value is a relative position between the point where the brightness of the image corresponding to the first region is maximum and the point where the brightness of the image corresponding to the second region is maximum.

3つのピークを特徴点とすれば、特徴点の位置がデフォーカス量に従って移動していることになる。従来の方法に対してマスク103dを用いる利点は、いかなるデフォーカス量に対しても3つのパターンが近接しすぎることによる像の劣化とそれに伴う計測精度の低下が起こらないこと、およびデフォーカス量の計測可能範囲が拡大されることである。   If the three peaks are feature points, the position of the feature point moves according to the defocus amount. The advantage of using the mask 103d over the conventional method is that the three patterns are too close to any defocus amount, the image is not deteriorated and the measurement accuracy is not lowered, and the defocus amount is reduced. The measurable range is expanded.

予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図14に示す情報を取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する計測位置のデフォーカス量を同定することができる。例えば、被検面の評価値−6.0μmと算出された位置のデフォーカス量は−200μmと同定される。   If the measurement for a known defocus amount is performed in advance, and the information shown in FIG. 14 is acquired and stored in a storage means (not shown), the corresponding measurement is performed by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The position defocus amount can be identified. For example, the defocus amount at the position calculated as the evaluation value of the test surface of −6.0 μm is identified as −200 μm.

評価値は位置ずれ量に限定されず、像強度のピークの相対位置を定量的に反映する指標であればよい。   The evaluation value is not limited to the positional deviation amount, and may be an index that quantitatively reflects the relative position of the image intensity peak.

また、従来の方法に対する利点、複数の位置における同時計測、複数枚の撮像、照明条件、投影露光装置への適用については実施例1と同様である。さらには、マスク103dの位相の傾斜は、これを近似するような階段状の位相分布でもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。   The advantages over the conventional method, simultaneous measurement at a plurality of positions, imaging of a plurality of sheets, illumination conditions, and application to a projection exposure apparatus are the same as in the first embodiment. Furthermore, the phase gradient of the mask 103d may be a stepwise phase distribution that approximates this, and the same effect can be obtained in this case.

実施例5は、マスク103aの代わりにマスク103eを使用する以外は実施例1と同じ条件を用いている。マスク103eは、図15(a)に示す透過率分布と図15(b)に示す位相分布を有する。図15(a)に示すように、マスク103eのパターンは、遮光部70と4つの開口部71〜74を有する。4つの開口部は長方形の4つの角部に対応する位置に設けられ、対角方向に配置された一対の開口部がペアとなっている。即ち、左上の開口部71と右下の開口部72が第1の開口部(第1の光通過部)として機能し、右上の開口部73と左下の開口部74が第2の開口部(第2の光通過部)として機能する。図15(b)に示すように、第1の開口部と同一の位置に同一形状の第1の領域75、76が設けられており、第2の開口部と同一の位置に同一形状の第2の領域77、78が設けられている。なお、ペアとなる領域の位相分布は傾斜の方向が同一でさえあればよく、必ずしも完全に一致している必要はない。   The fifth embodiment uses the same conditions as the first embodiment except that the mask 103e is used instead of the mask 103a. The mask 103e has a transmittance distribution shown in FIG. 15A and a phase distribution shown in FIG. As shown in FIG. 15A, the pattern of the mask 103 e has a light shielding portion 70 and four openings 71 to 74. The four openings are provided at positions corresponding to the four corners of the rectangle, and a pair of openings arranged in a diagonal direction form a pair. That is, the upper left opening 71 and the lower right opening 72 function as a first opening (first light passing portion), and the upper right opening 73 and the lower left opening 74 are the second opening ( 2nd light passage part). As shown in FIG. 15B, first regions 75 and 76 having the same shape are provided at the same position as the first opening, and the first shape having the same shape is provided at the same position as the second opening. Two regions 77 and 78 are provided. Note that the phase distribution of the paired regions only needs to have the same inclination direction and does not necessarily need to be completely coincident.

各開口部は1辺1.0μmの正方形であり、間隔は3.0μmである。第1の位相はx方向に減少する分布を有し、第2の位相はx方向に増加する逆の分布を有し、第1の位相と第2の位相は異なる。第1の領域と第2の領域のx方向の両端の位相差は波長550nmに対して4.71ラジアンであり、線形な傾斜である。位相の傾斜の実現手段については実施例4と同様である。また、上側の第1の領域75と第2の領域77は互いに離れるように増加する位相勾配を有し、下側の第1の領域76と第2の領域78は互いに近づくように増加する位相勾配を有する。   Each opening is a square having a side of 1.0 μm, and the interval is 3.0 μm. The first phase has a distribution that decreases in the x direction, the second phase has an inverse distribution that increases in the x direction, and the first phase and the second phase are different. The phase difference between both ends of the first region and the second region in the x direction is 4.71 radians with respect to the wavelength of 550 nm, which is a linear inclination. The means for realizing the phase gradient is the same as in the fourth embodiment. The upper first region 75 and the second region 77 have a phase gradient that increases away from each other, and the lower first region 76 and the second region 78 increase in phase so as to approach each other. Has a gradient.

図16に、マスク103eを垂直入射のコヒーレント光で照明した場合の各デフォーカス量に対する撮像素子105の出力像を示す。図17は、この出力像に対し、上側の2つのピーク間距離から下側の2つのピーク間距離を減算した差分を評価値とし、デフォーカス量に対してプロットした結果を示すグラフである。   FIG. 16 shows an output image of the image sensor 105 for each defocus amount when the mask 103e is illuminated with vertically incident coherent light. FIG. 17 is a graph showing a result of plotting the defocus amount with respect to this output image, using the difference obtained by subtracting the lower two inter-peak distances from the upper two inter-peak distances as an evaluation value.

ピークを特徴点とすれば、特徴点の位置がデフォーカス量に従って移動していることになる。予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図17に示す情報を取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する計測位置のデフォーカス量を同定することができる。例えば、被検面の評価値−25μmと算出された位置のデフォーカス量は−200μmと同定される。   If the peak is a feature point, the position of the feature point is moved according to the defocus amount. If measurement is performed for a known defocus amount in advance, and the information shown in FIG. 17 is acquired and stored in a storage unit (not shown), the corresponding measurement is performed by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The position defocus amount can be identified. For example, the defocus amount at the position calculated as the evaluation value of −25 μm of the test surface is identified as −200 μm.

評価値は距離の差分に限定される必要はなく、像強度のピークの相対位置を定量的に反映する指標であればよい。また、従来の方法に対する利点、複数の位置における同時計測、複数枚の撮像、照明条件、投影露光装置への適用については実施例1と同様である。さらには、マスク103eの位相の傾斜は、これを近似するような階段状の位相分布でもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。   The evaluation value need not be limited to the difference in distance, and may be an index that quantitatively reflects the relative position of the peak of the image intensity. The advantages over the conventional method, simultaneous measurement at a plurality of positions, imaging of a plurality of sheets, illumination conditions, and application to a projection exposure apparatus are the same as in the first embodiment. Furthermore, the phase gradient of the mask 103e may be a stepwise phase distribution that approximates this, and the same effect can be obtained in this case.

実施例6は、計測に使用される波長とマスク103aの代わりにマスク103fを使用する以外は実施例1と同じ条件を用いている。照明光は550nmの単波長とし、マスク103fは、図18(a)に示す透過率分布と図18(b)に示す位相分布を有する。図18(a)に示すように、マスク103fは2つの開口部81、82とそれ以外の遮光部80とを有する。左側の開口部81が第1の開口部(第1の光通過部)として機能し、右側の開口部83が第2の開口部(第2の光通過部)として機能する。各開口部は1辺1.0μmの正方形で、間隔は0.5μmである。第1の開口部の下には同一位置に同一形状の第1の領域85が設けられ、−0.785ラジアンの第1の位相を有する。第2の開口部の下には同一位置に同一形状の第2の領域87が設けられ、0.785ラジアンの第1の位相を有する。つまり、位相差は1.57ラジアンである。位相差の実現手段については実施例1と同様である。   Example 6 uses the same conditions as Example 1 except that the wavelength used for measurement and the mask 103f are used instead of the mask 103a. The illumination light has a single wavelength of 550 nm, and the mask 103f has a transmittance distribution shown in FIG. 18A and a phase distribution shown in FIG. As shown in FIG. 18A, the mask 103f has two openings 81 and 82 and a light shielding part 80 other than that. The left opening 81 functions as a first opening (first light passage), and the right opening 83 functions as a second opening (second light passage). Each opening is a square with a side of 1.0 μm, and the interval is 0.5 μm. A first region 85 having the same shape is provided at the same position below the first opening, and has a first phase of -0.785 radians. A second region 87 having the same shape is provided at the same position below the second opening, and has a first phase of 0.785 radians. That is, the phase difference is 1.57 radians. The means for realizing the phase difference is the same as in the first embodiment.

図19に、マスク103fを垂直入射の単色コヒーレント光で照明した場合のデフォーカス量±200μmおよび0μmに対する撮像素子105の出力像の1次元断面を示す。点線がデフォーカス量−200μm、実線が0μm、一点鎖線が+200μmに対応する。デフォーカス方向により2つのピークの大小関係が逆転していることが分かる。   FIG. 19 shows a one-dimensional cross section of the output image of the image sensor 105 with respect to defocus amounts of ± 200 μm and 0 μm when the mask 103f is illuminated with normal-incidence monochromatic coherent light. A dotted line corresponds to a defocus amount of −200 μm, a solid line corresponds to 0 μm, and a one-dot chain line corresponds to +200 μm. It can be seen that the magnitude relationship between the two peaks is reversed depending on the defocus direction.

図20は、この出力像の右のピーク位置像強度(第1の値)から左のピーク位置像強度(第2の値)を減算し、全強度の最大値で除して単位を%とした評価値を、デフォーカス量に対してプロットした結果を示すグラフである。   In FIG. 20, the left peak position image intensity (second value) is subtracted from the right peak position image intensity (first value) of this output image, and divided by the maximum value of the total intensity, the unit is expressed as%. It is a graph which shows the result of having plotted the evaluated value with respect to the defocus amount.

予め既知のデフォーカス量に対する計測を行い、図20に示す情報を取得して不図示の記憶手段に記憶しておけば、本実施例の計測方法によって評価値を取得することによってそれに対応する評価値に対応する計測位置のデフォーカス量を取得することができる。例えば、被検面の評価値−2.7%と算出された位置のデフォーカス量は−100μmと同定される。   If measurement is performed for a known defocus amount in advance, and the information shown in FIG. 20 is acquired and stored in a storage unit (not shown), an evaluation value corresponding to the evaluation value is acquired by acquiring the evaluation value by the measurement method of this embodiment. The defocus amount at the measurement position corresponding to the value can be acquired. For example, the defocus amount at the position calculated as an evaluation value of -2.7% of the test surface is identified as -100 μm.

従来の方法に対する利点、複数の位置における同時計測、複数枚の撮像、照明条件、投影露光装置への適用については実施例1と同様である。例えば、照明光の波長に対する真空中換算の第1の位相と第2の位相の位相差が0.61ラジアン以上3.24ラジアン以下であることが好ましい。   Advantages over the conventional method, simultaneous measurement at a plurality of positions, imaging of a plurality of sheets, illumination conditions, and application to a projection exposure apparatus are the same as in the first embodiment. For example, it is preferable that the phase difference between the first phase and the second phase in vacuum with respect to the wavelength of the illumination light is 0.61 radians or more and 3.24 radians or less.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上述した実施例においては撮像素子の撮像面を被検面としているが、これに限られることはなく、試料またはマスクの一部分や、ステージの表面などであってもよい。また、各実施例においては、光が透過する光通過部としての開口部を設けたマスクについて説明したが、本発明はこれに限らず、光を反射するパターンを光通過部として設けてもよい。   As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, in the above-described embodiments, the imaging surface of the imaging device is the test surface, but the present invention is not limited to this, and may be a part of a sample or mask, the surface of a stage, or the like. In each of the embodiments, the mask provided with the opening as the light passing portion through which the light is transmitted has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a light reflecting pattern may be provided as the light passing portion. .

本発明は、例えば、バーチャルスライドや露光装置に適用することができる。   The present invention can be applied to, for example, a virtual slide and an exposure apparatus.

103…計測用マスク、104…撮像光学系(結像光学系)、35、36…第1の領域、37、38…第2の領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 ... Mask for measurement, 104 ... Imaging optical system (imaging optical system), 35, 36 ... 1st area | region, 37, 38 ... 2nd area | region

Claims (20)

被検面の計測位置における、結像光学系の焦点位置からの光軸方向におけるずれ量であるデフォーカス量を計測する計測方法であって、
前記結像光学系によって形成されるマスクの像に基づいて評価値を取得するステップと、
予め取得された、前記デフォーカス量と前記評価値との関係を用いて、前記評価値に対応する前記デフォーカス量を取得するステップと、
を有し、
前記マスクは、第1の位相を有する第1の領域と、前記第1の位相とは異なる第2の位相を有する第2の領域と、を含み、
前記評価値は、前記第1の領域に対応する像の結像状態を表す第1の値と、前記第2の領域に対応する像の結像状態を表す第2の値と、に基づいて取得されることを特徴とする計測方法。
A measurement method for measuring a defocus amount, which is a deviation amount in a direction of an optical axis from a focal position of an imaging optical system at a measurement position of a test surface,
Obtaining an evaluation value based on an image of a mask formed by the imaging optical system;
Using the relationship between the defocus amount and the evaluation value acquired in advance, obtaining the defocus amount corresponding to the evaluation value;
Have
The mask includes a first region having a first phase and a second region having a second phase different from the first phase;
The evaluation value is based on a first value representing an imaging state of an image corresponding to the first region and a second value representing an imaging state of an image corresponding to the second region. A measurement method characterized by being acquired.
前記評価値は、前記デフォーカス量に応じて変化する前記マスクの像の形状を反映する値であることを特徴とする請求項1に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the evaluation value is a value that reflects a shape of an image of the mask that changes in accordance with the defocus amount. 前記マスクは、前記第1の領域及び前記第2の領域の夫々を複数含んでおり、
前記第1の値は、前記複数の第1の領域の配列方向における前記複数の第1の領域の像の幅であり、前記第2の値は、前記複数の第2の領域の配列方向における前記複数の第2の領域の像の幅であることを特徴とする請求項2に記載の計測方法。
The mask includes a plurality of each of the first region and the second region,
The first value is a width of the image of the plurality of first regions in the arrangement direction of the plurality of first regions, and the second value is in the arrangement direction of the plurality of second regions. The measurement method according to claim 2, wherein the width is an image width of the plurality of second regions.
前記複数の第1の領域と前記複数の第2の領域とは交差して配列されており、その交差する部分は遮光部として機能することを特徴とする請求項3に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 3, wherein the plurality of first regions and the plurality of second regions are arranged so as to intersect with each other, and the intersecting portion functions as a light shielding unit. 前記第1の位相は前記第1の領域において一定であり、前記第2の位相は前記第2の領域において一定であることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の計測方法。   5. The device according to claim 1, wherein the first phase is constant in the first region, and the second phase is constant in the second region. 6. Measurement method. 前記マスクはBessel関数で表される位相分布を有することを特徴とする請求項1に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the mask has a phase distribution represented by a Bessel function. 前記評価値は、前記デフォーカス量に応じて変化する前記マスクの像強度を反映する値であることを特徴とする請求項1に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the evaluation value is a value that reflects an image intensity of the mask that changes in accordance with the defocus amount. 前記第1の値は、前記第1の領域に対応する像の明るさが最大となる点の座標から生成され、前記第2の値は、前記第2の領域に対応する像の明るさが最大となる点の座標から生成されることを特徴とする請求項7に記載の計測方法。   The first value is generated from the coordinates of the point at which the brightness of the image corresponding to the first area is maximum, and the second value is the brightness of the image corresponding to the second area. The measurement method according to claim 7, wherein the measurement method is generated from the coordinates of a point that becomes maximum. 前記マスクは、第1の傾斜面と、前記第1の傾斜面とは異なる傾斜角度を有する第2の傾斜面と、を有し、
前記第1の傾斜面の上には前記第1の領域として機能する第1のスリットが形成され、前記第2の傾斜面の上には前記第2の領域として機能する第2のスリットが形成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の計測方法。
The mask includes a first inclined surface and a second inclined surface having an inclination angle different from that of the first inclined surface;
A first slit that functions as the first region is formed on the first inclined surface, and a second slit that functions as the second region is formed on the second inclined surface. The measurement method according to claim 7 or 8, wherein the measurement method is performed.
前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面の少なくとも一方は階段形状で近似されていることを特徴とする請求項9に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 9, wherein at least one of the first inclined surface and the second inclined surface is approximated by a step shape. 前記第1の位相は前記第1の領域において線形な分布を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the first phase has a linear distribution in the first region. 前記第1の位相は階段形状に近似された分布を有することを特徴とする請求項11に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 11, wherein the first phase has a distribution approximated to a step shape. 前記第2の位相は前記第2の領域において線形な分布を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the second phase has a linear distribution in the second region. 前記第2の位相は階段形状に近似された分布を有することを特徴とする請求項13に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 13, wherein the second phase has a distribution approximated to a step shape. 前記第1の位相は前記第1の領域において線形な分布を有し、前記第2の位相は前記第2の領域において線形な分布を有し、
前記マスクは、対角方向に配置された複数の第1の領域と、対角方向に配置された複数の第2の領域と、を有する請求項8に記載の計測方法。
The first phase has a linear distribution in the first region and the second phase has a linear distribution in the second region;
The measurement method according to claim 8, wherein the mask includes a plurality of first regions arranged in a diagonal direction and a plurality of second regions arranged in a diagonal direction.
前記第1の値は、前記第1の領域に対応する像の明るさが最大となる点の強度から生成され、前記第2の値は、前記第2の領域に対応する像の明るさが最大となる点の強度から生成されることを特徴とする請求項7に記載の計測方法。   The first value is generated from the intensity of the point where the brightness of the image corresponding to the first area is maximum, and the second value is the brightness of the image corresponding to the second area. The measurement method according to claim 7, wherein the measurement method is generated from an intensity of a point that becomes maximum. 前記第1の位相は前記第1の領域において一定であり、前記第2の位相は前記第2の領域において一定であることを特徴とする請求項16に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 16, wherein the first phase is constant in the first region, and the second phase is constant in the second region. 前記第1の領域と前記第2の領域とを含めて1つのパターンとする時、前記マスクは前記パターンを複数有しており、前記被検面の複数の計測位置のデフォーカス量を1回の計測によって取得することを特徴とする請求項1乃至17のうちいずれか1項に記載の計測方法。   When one pattern including the first region and the second region is formed, the mask has a plurality of patterns, and the defocus amounts at a plurality of measurement positions on the test surface are set once. The measurement method according to any one of claims 1 to 17, wherein the measurement method is acquired by measurement. 前記マスクを照明する照明光の波長に対する真空中換算の前記第1の位相と前記第2の位相の位相差が0.61ラジアン以上3.24ラジアン以下であることを特徴とする請求項5または17に記載の計測方法。   The phase difference between the first phase and the second phase in vacuum with respect to the wavelength of illumination light that illuminates the mask is 0.61 radians or more and 3.24 radians or less. 17. The measuring method according to 17. 請求項1乃至19のうちいずれか1項に記載の計測方法を利用して前記デフォーカス量を計測する計測ステップと、
前記計測ステップによって計測された前記デフォーカス量が減るように前記被検面の、前記結像光学系の光軸方向の位置を調整するステップと、
を有することを特徴とする位置調整方法。
A measurement step of measuring the defocus amount using the measurement method according to any one of claims 1 to 19,
Adjusting the position of the test surface in the optical axis direction of the imaging optical system so that the defocus amount measured by the measurement step is reduced;
A position adjusting method characterized by comprising:
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