JP2862311B2

JP2862311B2 - 面位置検出装置

Info

Publication number: JP2862311B2
Application number: JP2044236A
Authority: JP
Inventors: 春名川島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH03246411A; US5414515A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は面位置検出装置に関し、特に、被検面上の相
異なる複数個の測定点の高さを検出できる面位置検出装
置に関する。

〔従来技術〕

従来から、被検面の高さを光学的に検出する面位置検
出装置が、様々な用途で使用されている。

例えば、半導体製造用の縮小投影露光装置では、縮小
投影レンズ系を介してレチクルパターンと共役な平面
に、半導体ウエハの表面を正確に位置付ける必要がある
為、半導体ウエハの表面の面位置を光学的に検出する装
置が搭載されている。この種の面位置検出装置は、投光
光学系を介して、光ビームを半導体ウエハの表面に斜入
射させ、この光ビームを半導体ウエハの表面で反射せし
め、この表面に対して傾いた方向へ向けられた反射ビー
ムを、受光光学系を介して光電変換素子上へ投影し、光
電変換素子からの出力信号に基づいて半導体ウエハの表
面の高さを検出している。

〔発明の概要〕

本発明は、この種の面位置検出装置の改良に関するも
のであり、本発明の目的は、複数のビームを使用し、被
検面上の複数の測定点の高さを互いにほぼ同一の精度で
検出することが可能な、面位置検出装置を提供すること
にある。

この目的を達成する為に、本発明の面位置検出装置
は、被検面に対して傾いた方向から、該被検面上の第１
測定点に第１ビームを照射せしめ該被検面上の該第１測
定点とは異なる第２測定点に第２ビームを照射せしめる
照射手段と、該第１、第２測定点で反射して被検面に対
して傾いた方向へ向けられた該第１、第２ビームを光電
変換手段に投影し、該光電変換手段から該第１測定点の
高さに応じた第１信号と該第２測定点の高さに応じた第
２信号とを出力せしめる投影手段とを有する装置であっ
て、該投影手段が、該光電変換手段上に、該第１、第２
測定点の各像を互いにほぼ同じ大きさで形成することを
特徴としている。

本発明の装置では、投影手段を介して、第１、第２測
定点の各像が光電変換手段（の受光面）上に形成され、
しかも、第１、第２測定点の各像が、互いにほぼ同じ大
きさである為、被検面の傾きの影響を受けず、その上光
電変換手段による各測定点の高さの検出精度をほぼ同じ
にすることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す概略図である。第１
図では、本面位置検出装置を、縮小投影露光装置に搭載
した例を示している。

第１図において、１は縮小投影レンズ系で、この投影
レンズ系１の上方には不図示のレチクルステージが、そ
して、このレチクルステージの上方には不図示の露光用
照明系が、設けられている。AXは投影レンズ系１の光軸
を示す。２は半導体ウエハであり、ウエハステージ３上
に吸着−固定されて、載置してある。ウエハステージ３
は可動であり、ウエハ２を投影レンズ系１の光軸AX方向
（ｚ方向）と光軸AXと直交する２方向（x,y方向）へ動
かすことができ、また光軸AXと直交する平面（ｘ−ｙ平
面）に対して、ウエハ２の表面を傾けることができる。
ウエハステージ３の、このようなx,y,z方向への移動制
御と傾き制御とは、ステージ制御装置４により行われ
る。ウエハ２上への回路パターンの転写は、露光用照明
系からの光で、レチクルステージに載置したレチクルの
回路パターンを均一な照度で照明し、投影レンズ系１に
より、レチクルの回路パターンの像を、ウエハ２上に投
影することにより行われる。この時、ウエハ２の表面
は、投影レンズ系１に関して、レチクルの回路パターン
がある平面と共役な平面に位置づけられなければならな
い。

このようなウエハ２の表面の位置制御の為に、光照射
手段Ａ、投影手段Ｂ、光電変換手段Ｃとを備えた面位置
検出装置が設けられる。

光照射手段Ａは、光源５、コリメーターレンズ６、ス
リツト７、補正光学系８、９、及びレンズ系10を含む。
光源５は、相異なる複数の波長の光を放射するランプよ
り成り、コリメーターレンズ６が光源５からの光を断面
の強度分布がほぼ均一な平行光束に変換して、スリツト
７に向ける。スリツト７には２個のピンホール71、72が
形成されており、これらのピンホール71、72の大きさと
形状は、互いにほぼ同じになるように設定してある。補
正光学系８、９は各々レンズ系を備え、補正光学系８が
ピンホール71を通過した光を受けて、ピンホール71の像
を、光学系８の光軸上の位置16に形成する。一方、補正
光学系９がピンホール72を通過した光を受けて、ピンホ
ール72の像を、光学系９の光軸上の位置17に形成する。
レンズ系10は、その光軸が、補正光学系８、９の各々の
光軸に対して偏心している。図示されている通り、位置
16、17は、レンズ系10から、その光軸方向に関して互い
に異なる距離離れた場所に設定してある。レンズ系10
は、位置16に形成されたピンホール71の像と位置17に形
成されたピンホール72の像の双方からの光を受けて、ウ
エハ２上に向ける。そして、レンズ系10は、ピンホール
71の像をウエハ２上の測定点18に再結像し、ピンホール
72の像をウエハ２上の測定点19に再結像する。ウエハ２
上には多数個のパターン領域（シヨツト）が配列してお
り、これらの領域の所定の領域内に、測定点18、19が、
互いに離して、設定してある。

本実施例では、補正光学系８によるピンホール71の結
像倍率と補正光学系９によるピンホール72の結像倍率
を、互いに異ならしめて、しかも、位置16、17を含むレ
ンズ系10の光軸に対して傾いた平面と、ウエハ２の表面
とが、レンズ系10に関してシヤインプルークの条件を満
たすようにすることで、スリツト７のピンホール71、72
の各々の像を、ウエハ２の表面に、互いに等しい倍率
で、形成している。ここでは、補正光学系８によるピン
ホール71の結像倍率をβ_８、補正光学系９によるピンホ
ール72の結像をβ_９、レンズ系10による位置16のピンホ
ール像の結像倍率をβ_10a、レンズ系10による位置17の
ピンホール像の結像倍率をβ_10bとする時、 β_10a×β_８＝β_10b×β_９を満たすように、光照射手段Ａが構成してある。

投影手段Ｂは、各測定点18、19に対して、共通の受光
レンズ系11、各測定点18、19に対して個別に設けた補正
光学系12、13を備え、補正光学系12、13は、各々、平行
平板とレンズ系を有する系である。この平行平板は光路
長を補正する為の素子として設けてあり、このレンズ系
は倍率を補正する為の素子として設けてある。ここで
は、受光レンズ系11側から順に平行平板、レンズ系が配
されている。

光電変換手段ＣはCCD14を備え、CCD14が位置検出素子
として設けてある。

光照射手段Ａにより測定点18、19に光を照射すると、
測定点18、19で、これらの光が反射し、２つの反射光が
生じる。受光レンズ系11は、この２つの反射光、即ち測
定点18上に形成したピンホール像と測定点19上に形成し
たピンホール像の双方からの光を受けて、補正光学系1
2、13へ向ける。この時、受光レンズ系11は、測定点18
上のピンホール像を、補正光学系13の光軸上の位置20に
再結像し、そこにピンホール71の像を形成する。また、
受光レンズ系11は、測定点19上のピンホール像を、補正
光学系12の光軸上の位置21に再結像し、そこにピンホー
ル72の像を形成する。補正光学系12、13の各々の光軸
は、受光レンズ系11の光軸に対して偏心しており、また
互いに平行である。ここで、補正光学系13は、位置20に
形成されたピンホール像からの光を受けてCCD14の位置1
2上に向け、そこに、ピンホール71の像（測定点18の
像）を形成する。一方、補正光学系12は、位置21に形成
されたピンホール像からの光を受けてCCD14の位置23上
に向け、そこにピンホール72の像（測定点19の像）を形
成する。従って、投影手段Ｂを介してウエハ２の測定点
18、19とCCD14の受光面とが互いに共役となり、ウエハ
２の表面が光軸AXに対して傾いても、CCD14の受光面に
おけるピンホール71、72の各像の位置は変化しない。そ
して、ウエハ２の表面の光軸AX方向に関する面位置の変
化、即ち、測定点18、19の高さの変化に応答して、CCD1
4の受光面上でピンホール71、72の各像の位置が変化す
ることになる。

本実施例では、補正光学系13が位置20に形成されたピ
ンホール像（測定点18の像）をCCD14の受光面上に再結
像する時の結像倍率と、補正光学系12が位置21に形成さ
れた像（測定点19の像）をCCD14の受光面上に再結像す
る時の結像倍率とを互いに異ならしめ、しかも、受光レ
ンズ系11に関して、ウエハ２の表面と、位置20、21を含
む、受光レンズ系11の光軸に対して傾いた平面とが、シ
ヤインプルークの条件を満たすようにすることで、ピン
ホール71、72の各像（測定点18、19の各像）を、CCD14
の受光面に、互いに等しい倍率で、形成している。これ
により、CCD14の受光面に形成されるピンホール71、72
の各像（測定点18、19の各像）の大きさが、互いに等し
くなる。ここでは、受光レンズ系11による測定点18上の
ピンホール像の結像倍率をβ_11a,受光レンズ系11による
測定点19上のピンホール像の結像倍率をβ_11b、補正光
学系13による位置20上のピンホール像の結像倍率を
β₁₃、補正光学系12による位置21上のピンホール像の結
像倍率β₁₂とする時、 β_11a×β₁₃＝β_11b×β₁₂ を満たすように、投影手段Ｂが構成してある。

光電変換手段ＣのCCD14は、その受光面上に形成され
たピンホール71、72の各像（測定点18、19の各像）の位
置に応じた信号を出力し、これらの信号がフオーカス制
御手段15に入力される。CCD14の受光面上に形成される
各像の大きさは互いにほぼ等しいので、各測定点18、19
の高さ検出に関する分解能や精度をほぼ同一にすること
ができる。フオーカス制御手段15は、CCD14からの出力
信号に基づいて、各測定点18、19の高さ情報を得て、ウ
エハ２の表面の面位置として、そのｚ方向（光軸AX方
向）に関する位置や、Ｘ−Ｙ平面に対する傾きを検出す
る。そして、ウエハ２の表面を投影レンズ系１に関して
レチクルの回路パターンが存する平面と共役な平面（結
像面）に位置づける為に必要な、ウエハステージ３の駆
動量に対応する信号を、ステージ制御装置４に入力す
る。ステージ制御装置４は、入力信号に応じてウエハス
テージ３を駆動し、これにより、ウエハ２の位置と姿勢
を調整する。

第２図は、第１図に示した面位置検出装置の変形例を
示す概略図である。第２図において、第１図で既に示し
た部材には、第１図と同一の符号を符し、説明は省略す
る。

本実施例の装置の、第１図の装置に対する改良点は、
第１図のスリツト７及び補正光学系８、９に代えて、光
学ブロツク24を設けた点にある。光学ブロツク24は、一
対のプリズムを、互いの斜面が相対するようにして貼り
合せたものであり、この貼り合せ面にスリツト240が形
成されている。このスリツト240には、ピンホール241、
242が設けられている。レンズ系10に対するピンホール2
41の位置と、レンズ系10に対するピンホール242の位置
は、各々、第１図の位置16、17に対応しており、スリツ
ト240を含む平面とウエハ２の表面とは、レンズ系10に
関して、シヤインプルークの条件を満足する。従って、
レンズ系10によるピンホール241の結像倍率はβ_10a、レ
ンズ系10によるピンホール242の結像倍率はβ_10bとな
る。ここで、β_10a≠β_10bであるから、本実施例では、
ウエハ２の表面に、ピンホール241、242の各像を互いに
ほぼ同じ大きさで形成する為に、スリツト240のピンホ
ール241、242を、第３図に示す如き大きさと形状にして
いる。第３図は、第２図において、レンズ系10の光軸方
向からスリツト240を見た図であり、図中の斜線部が遮
光部であり、光学ブロツク24を成す一方のプリズムにク
ロム等の遮光膜を形成して作られる。また、図中の空白
部が、符号で示しているように、ピンホール241、242で
ある。ピンホール241の径をD_a,ピンホール242の径をD_b
とすると、次の関係を満たすように、径D_a,D_bが設定さ
れている。

このように設定することにより、ウエハ２上の測定点
18、19の各々に、互いに大きさがほぼ等しい、ピンホー
ル像が形成される。

本実施例の面位置検出装置における投影手段Ｂ、光電
変換手段Ｃの作用は、第１図の装置と同じであり、第１
図の装置同様の効果が得られる。また、本実施例では、
第１図の装置よりも光照射手段Ａの構成を小型にできる
という、更なる利点を有する面位置検出装置を提供し
た。

第４図は、第２図及び第３図に示した面位置検出装置
の変形例を示す概略図である。第４図において、第１図
乃至第３図で既に示した部材には第１図乃至第３図と同
一の符号を符し、説明を省略する。

本実施例の装置の、第２図及び第３図で示した装置に
対する改良点は、第２図の受光レンズ系11に代えて、光
射出側がテレセントリツクな、比較的低倍率の受光レン
ズ系31を設け、これに併せて、光射出側がテレセントリ
ツクな比較的低倍率の補正光学系30、31を新たに配置し
た点と、第２図のCCD14に代えて、２個のポジシヨンセ
ンサーダイオード（以下、「PSD」と記す。）27、28を
設けた点にある。第４図中の、符号32が示すのは、測定
点18の、受光レンズ系31による結像位置、同様に符号33
が示すのが、測定点19の、受光レンズ系31による結像位
置である。また、２個のPSD27、28からの各出力信号が
フオーカス制御装置15に入力される。

前述の実施例のように、光電変換手段Ｃの要素として
CCDを用いると、２つの光束（２つのピンホール像）の
位置検出を、１つの素子でできるという利点があるが、
CCDはPSDに比べ分解能が低く、測定時間が長くなってし
まう。それ故、CCDを用いる場合、第１図及び第２図中
の受光レンズ系11、補正光学系12、13の結像倍率を上げ
て、ウエハ２の表面上の測定点18、19の高さ検出の分解
能を高める事が必要となり、また、測定時間を短縮する
為の高価な信号処理回路が必要となる。そこで、本実施
例では、光電変換手段Ｃの要素として２つのPSD27、28
を用いている。こうすると、ウエハ２の表面上の測定点
18、19の位置に形成されたピンホール241、242の各像
を、低倍率の受光レンズ系31で、位置32、33に形成し、
そして低倍率の補正光学系29、30を用いてPSD27、28上
の位置25、26に再結像させても、CCDを用いた前記実施
例と同等の、ウエハの表面位置の検出分解能を達成する
ことが可能となる。

また、PSD27、28は処理回路も単純で安価であり、測
定時間も高速である。

この様に、本実施例に示す様な構成をとれば、投影手
段Ｂの光学系が低倍率ですみ、小型に形成でき、しか
も、安価で測定時間も高速な装置を提供することが可能
となる。

また、本実施例では、受光レンズ系31と補正光学系2
9、30の各々を、光射出側がテレセントリツクな系とし
ているので、投影手段Ｂの受光レンズ系31以降の各光束
の光路が互いに平行となり、投影手段の光学系を支持す
る鏡筒などの各種部品が簡便且つ安価に製作できる。そ
の上、ウエハ２の表面で反射した各光束を、常に、ほぼ
垂直に、PSD27、28へ入射せしめることができる為、ウ
エハ２の表面上の測定点18、19の高さ検出を行う際の、
PSD27、28による光電変換効率を最大且つ一定にするこ
とが可能である。

本実施例で使用している補正光学系29、30も、前述の
各実施例同様、光路長補正用の平行平板と倍率補正用の
レンズ系とを備えている。そして、本実施例の装置も、
前述の各実施例の装置と同等の効果を奏する。

第５図は、第４図に示した面位置検出装置の変形例を
示す概略図である。第５図において、第１図乃至第４図
で既に示した部材には第１図乃至第４図と同一の符号を
符し、説明を省略する。

本実施例の装置の、第４図で示した装置に対する改良
点は、受光レンズ系31と補正光学系29の間に折り曲げミ
ラー34を、受光レンズ系31と補正光学系30の間に折り曲
げミラー35を設けた点と、光源５及びコリメーターレン
ズ系の代りに第７図に示す照明ユニツト50を設けた点
と、レンズ系10の代りに光射出側がテレセントリツクな
レンズ系40を設けた点と、レンズ系40と光学ブロツク24
の間に回動可能な平行平板25を設け、この平行平板25を
回転せしめてレンズ40に対する傾きを調整する調整機構
250を付加した点と、にある。

第５図に示す通り、折り曲げミラー34は、その反射面
を、受光レンズ系31による測定点18の結像位置32に設定
してあり、測定点18からの反射光を受光レンズ系31を介
して受けて反射し、この反射光の光路を光軸AXと平行な
方向へ折り曲げ、補正光学系29に向けている。一方、折
り曲げミラー35は、その反射面を、受光レンズ系31によ
る測定点19の結像位置33に設定してあり、測定点19から
の反射光を受光レンズ系31を介して受けて反射し、この
反射光の光路を光軸AXと平行な方向へ折り曲げ、補正光
学系30に向けている。このように、折り曲げミラー34、
35を、ウエハ２の表面と共役な位置に設けることによ
り、ミラー34、35を小型にできるばかりか、ミラー34、
35自身の傾きの変動も、検出精度には影響しなくなる。
また、図示される通り、補正光学系29、30の間の間隔を
離すことができるなど、光学系の配置に余裕が生じて、
好ましい。

第７図に示すように、照明ユニツト50は、互いに波長
が異なる光を発する３個のLED（１）、LED（２）、LED
（３）と、ミラー54、ダイクロイツクミラー55、56、光
分割器51、光フアイバー52、53、コンデンサーレンズ5
7、58、59を備えている。そして、LED（１）からの光が
レンズ57で平行光に変換され、ミラー54へ向けられる一
方、LED（２）からの光がレンズ58で平行光に変換され
てダイクロイツクミラー55に向けられ、LED（３）から
の光がレンズ59が平行光に変換されてダイクロイツクミ
ラー56に向けられる。ミラー54で反射した平行光は、ダ
イクロイツクミラー57に向けられ、ミラー55で反射した
平行光は、ミラー54からの平行光と重なり合ってダイク
ロイツクミラー56に向けられる。ミラー56で反射した平
行光は、ミラー55からの平行光と重なり合って、光分割
器51に向けられ、こうして、相異なる３つの波長（λ₁,
λ₂,λ_３）の光を含む多色の光束が光分割器51に入射す
る。光分割器51は、この光束を互いに強度が等しい２つ
の光束に分割し、一方の光束を光フアイバー52に入射さ
せ、他方の光束を光フアイバー53に入射せしめる。そし
て、光フアイバー52を介して光学ブロツク24の内部に形
成したピンホール24へ光束を照射し、光フアイバー53を
介して光学ブロツク24の内部に形成したピンホール242
へ光束を照射する。

本実施例では、このような照明ユニツト50を使用して
いる為、光源（LED（１）、LED（２）、LED（３））か
らの光を有効に利用でき、明るい、しかも互いに強度が
ほぼ等しいピンホール像を、ウエハ２上の測定点18、19
の各々に形成することが可能になる。

光学ブロツク24は、第５図は示されるように、箱型を
しているので、光照射手段Ａの一要素として組込むのが
極めて簡単である。そして、光フアイバー52、53の光射
出端を光学ブロツク24の光入射面に近傍して配置すれ
ば、光フアイバー52、53からの光を効率良く、スリツト
240のピンホール241、242へ投射でき。また、平行平板2
5は、光学ブロツク24がレンズ系40の光軸に対して相対
的に傾いた時に、光学ブロツク24から射出から光束の光
路を所望の位置にシフトさせる為に設けられており、調
整機構250で平行平板25をレンズ系40の光軸に対して傾
いて、その傾角を調整することにより、光学ブロツク24
から射出する光束の光路を、レンズ系40の光軸と平行な
状態を維持しつつ、シフトさせることができる。

本実施例では、光射出側がテレセントリツクなレンズ
系40により、ピンホール241、242からの各光束をウエハ
２の表面上の測定点18、19に向けるので、測定点18に入
射する光束の入射角と、測定点19に入射する光束の入射
角とを互いにほぼ等しくすることができる。ウエハ２の
表面の反射率は、そこに入射する光の入射角に依存して
変化するが、本実施例の如く、測定点18、19に入射する
各光束の入射角を一致させることにより、測定点18、19
からの各反射光の強度を互いにほぼ等しくすることがで
き、測定点18、19間の高さの検出精度を同等にし易いと
いう利点が生じる。

本実施例では、レンズ系40を光射出側がテレセントリ
ツクな系としているが、光入射側と光射出側の双方がテ
レセントリツクな光学系を用いても良い。同様に、受光
レンズ系31、補正光学系29、30に関しても、光入射側及
び光射出側の双方がテレセントリツクな光学系を用いて
も良い。

また、レンズ系40、受光レンズ系31、補正光学系29、
30の光射出側をテレセントリツクにする代りに、各レン
ズ系、各光学系の光路にプリズムを設け、光路の向きを
変更するように、光照射手段Ａや投影手段Ｂを構成する
こともできる。例えば、第１図及び第２図に示す装置に
おいて、補正光学系12とCCD14の間、及び補正光学系13
とCCD14の間の、各々に、プリズムを設け、補正光学系1
2、13からの光束の光路が、各々、CCD14の受光面に垂直
になるように補正する。

以上、第１図乃至第５図、第７図を用いて説明したい
くつかの実施例では、面位置検出の測定点として２箇
所、そして２つの光束を使用しているが、３箇所以上の
測定点の高さを３つ以上の光束を使用して検出するよう
に構成することができる。

第６図は、ウエハの表面上の５箇所の測定点の高さ
を、５つの光束を使用して検出する装置の一例を示す概
略図である。

第６図において、スリツト７には５つのピンホールが
形成されており、この５つのピンホールは、ウエハ２の
パターン領域内の中心と周辺４箇所の測定点に対応して
いる。61、62、63、64はいずれも折り曲げミラーであ
り、光照射手段Ａと投影手段Ｂの各々の光路を折り曲げ
て、装置全体の小型化に寄与している。81、82、83、8
4、85はいずれも補正光学系であり、これらの光学系
は、各々、レンズ系と平行平板を含む。また、91、92、
93、94、95はシリンドリカルレンズであり、PSD101、10
2、103、104、105の各長手方向と直交する方向に関し
て、それに入射する光を集光する。これは、各PSD101、
102、103、104、105に、ウエハ２の表面からの反射光を
効率良く向ける為に設けた。

スリツト７の各ピンホールを通過した５個の光束は、
ミラー61、レンズ系10、ミラー62を介して、全て、ウエ
ハ２の表面上に各ピンンホールの像が同じ大きさで形成
されるように、ウエハ２の対応する測定点に向けられ
る。各測定点でこれらの光束が反射して生じた５個の反
射光は、ミラー63、受光レンズ系11、ミラー64を介し
て、各々、対応する補正光学系81、82、83、84、85に入
射し、その後、対応するシリンドリカルレンズ91、92、
93、94、95を介して、各PSD101、102、103、104、105に
向けられる。

本実施例においても、補正光学系81、82、83、84、85
により、各PSD101、102、103、104、105の受光面上に、
ウエハ２の表面の各測定点の像（ピンホールの像）が、
互いに同じ大きさで投影される。従って、PSDとして、
同一の性能のPSD101、102、103、104、105を使用するこ
とにより、ウエハ２の表面の各測定点の高さを互いにほ
ぼ同じ分解能及び精度で検出できる。この検出結果を用
いて、ウエハ２の表面の傾きと高さを調整するようにす
れば、従来にない精度で、不図示の投影レンズ系の像平
面にウエハ２の表面を位置付けることが可能である。

第６図に示す装置に、第１図乃至第５図、及び第７図
で示した各実施例の技術を、適宜使用することにより、
各種形態の面位置検出装置を構築できる。

また、以上説明した各実施例では、光電変換手段Ｃと
してCCD、PSDを備えるものを挙げたが、光電変換手段Ｃ
は、これらの位置検出素子を使用するものに限定されな
い。即ち、ウエハの表面の各測定点の高さの変化に応答
して変化する各測定点の像の変位、位置を検出できるも
のであれば、どのような手段を用いても良い。一例とし
て、ここでは、ウエハ表面と共役な平面に振動スリツト
を設けるタイプの光電変換手段、ウエハ表面と共役な平
面に固定スリツトを設けて、このスリツトに対して測定
点の像を走査するタイプの光電変換手段があることを述
べておく。同様に、光照射手段Ａ、投影手段Ｂの構成
も、装置の使用等にあわせて、適宜変更することが可能
である。

以上説明した各実施例によれば、被検面であるウエハ
表面の複数の測定点の高さを検出する為に用いる複数の
光束に対して、光照射手段Ａと投影手段Ｂの双方が、各
々、共通の光学系を備えているので、装置全体の小型化
が図れ、また、価格も低く抑えることができる。その
上、少なくとも投影手段Ｂが複数の光束に対して個別に
補正光学系を備え、これらの光学系により、各測定点の
像を同じ大きさで光電変換手段上に投影するので、各測
定点の高さを互いにほぼ同一の精度で検出できるという
格別の効果を奏する。

特に、半導体製造用投影露光装置に用いれば、半導体
素子の集積度を上げる為、投影レンズ系が高NA化し、そ
の焦点深度が減少しても、大型化される方向にある被露
光領域（シヨツト）の全域に渡り、複数の測定箇所の位
置検出を、同一の測定精度をもって検出し、投影レンズ
系のレチクル結像面に、被露光領域全域を合致させる事
が可能となり、被露光領域全域で解像力の均一性を保て
る為、高解像のパターンが形成可能となり、より集積度
の高い回路を高品質で形成できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、被検面上の複数の測定点の高
さを、互いにほぼ同一の精度で検出することが可能であ
り、優れた面位置検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図。第２図は第１図に示す装置の変形例を示す概略図。第３図は第２図に示す光学ブロツクのスリツトを示す平
面図。第４図は第２図及び第３図に示す装置の変形例を示す概
略図。第５図は第４図に示す装置の変形例を示す概略図。第６図は本発明の他の実施例を示す概略図。第７図は照明ユニツトの一例を示す概略図。Ａ……光照射手段Ｂ……投影手段Ｃ……光電変換手段 10、40……レンズ系 11、31……受光レンズ系８、９、12、13、29、30……補正光学系 18、19……測定点 71、72、241、242……ピンホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 G01B 11/26 G01C 3/06 H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検面に対して傾いた方向から、該被検面
上の第１測定点に第１ビームを照射せしめ該被検面上の
該第１測定点とは異なる第２測定点に第２ビームを照射
せしめる照射手段と、該第１、第２測定点で反射して被
検面に対して傾いた方向へ向けられた該第１、第２ビー
ムを光電変換手段に投影し、該光電変換手段から該第１
測定点の高さに応じた第１信号と該第２測定点の高さに
応じた第２信号とを出力せしめる投影手段とを有する装
置であって、該投影手段が、該光電変換手段上に、該第
１、第２測定点の各像を互いにほぼ同じ大きさで形成す
ることを特徴とする面位置検出装置。