JP3158544B2 - Scanning position detector - Google Patents
Scanning position detectorInfo
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- JP3158544B2 JP3158544B2 JP26254991A JP26254991A JP3158544B2 JP 3158544 B2 JP3158544 B2 JP 3158544B2 JP 26254991 A JP26254991 A JP 26254991A JP 26254991 A JP26254991 A JP 26254991A JP 3158544 B2 JP3158544 B2 JP 3158544B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造装置
等の精密な位置合せに用いる走査型位置検出装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning type position detecting device used for precise alignment of, for example, a semiconductor manufacturing device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、マスクやプレート基板等の被検物
体の位置合せは、被検物体に、例えば図6に示すような
矩形のドットmが十字状に並んだアライメントマークを
予め設けておき、これによって位置検出を行なってい
る。ドットmの大きさと間隔はアライメント光を照射し
た時に回折光が十分分離して観察できるように設定して
おく。2. Description of the Related Art Conventionally, alignment of a test object such as a mask or a plate substrate is performed by previously providing an alignment mark in which rectangular dots m are arranged in a cross shape as shown in FIG. Thus, the position is detected. The size and interval of the dot m are set so that the diffracted light can be sufficiently separated and observed when the alignment light is irradiated.
【0003】このアライメントマークに対し位置決めを
行なうために、照明光学系より位置走査方向X,Yと各
々直交する方向に細長い2つのスリット状ビームA,B
を形成しこれに被検物面上を各々走査させる。スリット
状ビームAおよびBがアライメントマークに重なると、
アライメントマークが回折格子の役目をするため回折光
が生じる。この回折光を検出することによりスリット状
ビームA,Bがアライメントマークに重なったことが検
出できる。In order to position the alignment mark, two slit-like beams A and B elongated in a direction orthogonal to the position scanning directions X and Y by an illumination optical system.
Is formed, and is scanned on the surface of the test object. When the slit beams A and B overlap the alignment mark,
Diffraction light is generated because the alignment mark serves as a diffraction grating. By detecting the diffracted light, it is possible to detect that the slit beams A and B overlap the alignment mark.
【0004】アライメント光学系の構成は、図7に一方
向の軸について示すが、レーザLから射出したビーム
は、振動ミラーVに反射されて照明系に導かれ、円筒レ
ンズCによってその焦点面上で非走査(走査方向に直交
する)方向に細長いスリット状のビームを形成する。さ
らにこの焦点面に被検面が共役となるように第1対物レ
ンズob1,第2対物レンズob2を配置する。The configuration of the alignment optical system is shown in FIG. 7 with respect to an axis in one direction. A beam emitted from a laser L is reflected by a vibrating mirror V and guided to an illumination system, and is focused on a focal plane by a cylindrical lens C. Forms a slit-like beam elongated in the non-scanning direction (perpendicular to the scanning direction). Further, the first objective lens ob1 and the second objective lens ob2 are arranged such that the test surface is conjugate to the focal plane.
【0005】前記照明系により被検面上のアライメント
マークに前記スリット状ビームが照射される。スリット
状ビームがアライメントマークに重なる時、回折を受け
て回折光を生じる(図では1次回折光のみ示した)。こ
の回折光を再び第1対物レンズob1で集光し、第1対
物レンズob1と第2対物レンズob2との間に配置し
たビームスプリッタbs3によって検出系に導く。The illumination beam irradiates the alignment mark on the surface to be inspected with the slit beam. When the slit beam overlaps the alignment mark, it undergoes diffraction to generate diffracted light (only the first-order diffracted light is shown in the figure). This diffracted light is condensed again by the first objective lens ob1, and guided to the detection system by the beam splitter bs3 arranged between the first objective lens ob1 and the second objective lens ob2.
【0006】これらの回折光は、非走査方向に正反射光
(0次光)と角度を持って進むので、第1対物レンズo
b1の瞳上で各々スポットを結ぶ。このスポットを更に
瞳リレーレンズob3によって空間フィルタF上にリレ
ーする。空間フィルタFで正反射光(0次光)をカット
し光検出器Dに入射させることにより、スリット状ビー
ムがアライメントマークに当った時にのみ、そこで生じ
る回折光が光検出器Dに感じられるようにする。Since these diffracted lights travel at an angle to the specularly reflected light (zero-order light) in the non-scanning direction, the first objective lens o
Each spot is connected on the pupil of b1. This spot is further relayed on the spatial filter F by the pupil relay lens ob3. By cutting the specular reflected light (zero-order light) with the spatial filter F and making it incident on the photodetector D, the diffracted light generated there is felt by the photodetector D only when the slit beam hits the alignment mark. To
【0007】さらに、スリット状ビームは、振動ミラー
Vを振動させることにより被検面上を一定の周期で走査
する。ここでアライメントマークm’がビームの振動幅
lの中心にあるとき、図8(a)で示すように回折光検
出信号Sは、振動ミラーVの振動周期Tに対してちょう
どT/2の時間間隔で検出される。しかし、図8(b)
のようにアライメントマークが振動中心からずれ(d
l)ているような場合には、信号SはT/2の時間間隔
からずれて検出される。Further, the slit beam scans the surface to be inspected at a constant period by vibrating the vibrating mirror V. Here, when the alignment mark m ′ is at the center of the beam oscillation width 1, the diffracted light detection signal S takes a time period of T / 2 with respect to the oscillation period T of the oscillation mirror V as shown in FIG. Detected at intervals. However, FIG.
As shown in the figure, the alignment mark is shifted from the center of vibration (d
1) In such a case, the signal S is detected to be shifted from the time interval of T / 2.
【0008】このときミラーの振動方向と信号の現れる
時間のずれから、アライメントマークのビームの振動中
心とのずれの方向と距離が信号処理系で計算される。こ
の情報をもとに、被検物体を乗せたステージ(図示せ
ず)を駆動させることにより被検物体を所定の位置に配
置することができる。At this time, the direction and distance of the deviation of the alignment mark from the vibration center of the beam are calculated by the signal processing system from the deviation between the vibration direction of the mirror and the time when the signal appears. Based on this information, by driving a stage (not shown) on which the test object is mounted, the test object can be arranged at a predetermined position.
【0009】このような位置検出手段を有する走査型位
置検出装置において、被検面上を走査する互いに長手方
向が直交する2つのスリット状ビームを形成する照明系
の従来のものは図5に示すようなものであった。FIG. 5 shows a conventional illumination system which forms two slit-shaped beams which scan the surface to be inspected and which are orthogonal to each other in a scanning type position detecting device having such position detecting means. It was something like
【0010】図5において、光源から射出されたレーザ
ビームは、振動ミラーM1、ミラーM2で反射されシリ
ンドリカルレンズRを通過してシート状ビームに変換さ
れた後、第1のビームスプリッタbs3に入射して第1
光路と第2光路とに分岐される。第1光路のビームはミ
ラーM3およびミラーM4によって反射され第2のビー
ムスプリッタbs4へ入射する。In FIG. 5, a laser beam emitted from a light source is reflected by a vibrating mirror M1 and a mirror M2, passes through a cylindrical lens R, is converted into a sheet-like beam, and then enters a first beam splitter bs3. First
The light is branched into an optical path and a second optical path. The beam on the first optical path is reflected by the mirrors M3 and M4 and enters the second beam splitter bs4.
【0011】一方第2光路のビームはイメージローデー
タIRを介してビームスプリッタbs4へ入射する。こ
の第2のビームスプリッタbs4によって2つの光路は
再び合成されるが、ここで第2光路からのスリット状ビ
ームのスリット像の長手方向と第1光路からのスリット
状ビームの長手方向とが直交するように第2光路上のイ
メージローデータIRは設計されている。On the other hand, the beam on the second optical path enters the beam splitter bs4 via the image raw data IR. Although the two optical paths are combined again by the second beam splitter bs4, the longitudinal direction of the slit image of the slit beam from the second optical path is orthogonal to the longitudinal direction of the slit beam from the first optical path. Thus, the image raw data IR on the second optical path is designed.
【0012】このようにして形成された互いに直交する
2つのスリット状ビームは、対物レンズob2、ハーフ
ミラーM5、対物レンズob1を通って被検面に照射さ
れ、ミラーM1の振動によって各々ビームの長手方向と
直交する方向を走査する。被検面より反射又は散乱、回
折された光は対物レンズob1を通り、ハーフミラーM
5で反射され、対物レンズob3で集光されビームスプ
レッタbs5で再び2光速に分岐され各々の光に対する
検出器D1およびD2で検出される。The two orthogonal slit beams thus formed are irradiated on the surface to be inspected through the objective lens ob2, the half mirror M5, and the objective lens ob1, and each of the beams is elongated by the vibration of the mirror M1. Scan in the direction orthogonal to the direction. The light reflected, scattered and diffracted from the test surface passes through the objective lens ob1 and passes through the half mirror M
The light is reflected by an objective lens ob3, is condensed by an objective lens ob3, is split into two light speeds again by a beam splitter bs5, and is detected by detectors D1 and D2 for each light.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、一方のビームはイメージローデータを
通過するが他方のビームは通過しないために光路長差が
生じる。そのため、スリット状ビームのフォーカス位置
が異なってしまうという問題あった。さらにイメージロ
ーデータ等の設計、製造には手間がかかり、コストを下
げることが難しい。However, in the prior art, one beam passes through the image raw data but the other beam does not pass, so that an optical path length difference occurs. Therefore, there is a problem that the focus position of the slit beam is different. Furthermore, it takes time and effort to design and manufacture image raw data and the like, and it is difficult to reduce costs.
【0014】本発明は、簡単な構成で、光路長が等し
く、互いに直交する2つのスリット状ビームを生じる走
査型位置検出装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a scanning type position detecting device which has two light beams having the same optical path length and orthogonal to each other with a simple structure.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る走査型位置検出装置で
は、位置検出用マークを有する被検物面上に互いに直交
した2つのスリット状ビームを形成し、該2つのスリッ
ト状ビームの長手方向と直交する方向に各々のビームを
走査させる照明手段と、該照明手段による前記位置検出
用マークからの反射光を検出して被検物の位置検出を行
なう検出手段とを有する走査型位置検出装置において、
前記照明手段が、光源と、該光源からの光束を第1光路
と第2光路とに分岐する第1ビームスプリッタと、前記
第1及び第2光路とを合成する第2ビームスプリッタ
と、前記第1ビームスプリッタと光源との光路間に1
つ、あるいは前記第1光路および第2光路の各々に1つ
配置されて光束をスリット状ビームに変換するビーム変
換部材とを有し、前記第1光路と第2光路との光路長を
同一にしながら、前記第2ビームスプリッタの合成面に
対する前記第1光路からのスリット状ビームの入射面と
そのビームの長手方向とを直交させ、前記第2ビームス
プリッタの合成面に対する前記第2光路からのスリット
状ビームの入射面とそのビームの長手方向とを平行にさ
せるために、前記第1光路中にビームを偶数回反射させ
る第1反射手段を、前記第2光路中にビームを奇数回反
射させる第2反射手段を設けた。According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning type position detecting apparatus comprising two slits orthogonal to each other on a surface of a test object having a position detecting mark. Means for forming a shaped beam and scanning each beam in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the two slit-shaped beams, and detecting the reflected light from the position detection mark by the lighting means to detect an object. Scanning type position detecting device having a detecting means for detecting the position of
The illuminating means, a light source, a first beam splitter that splits a light beam from the light source into a first optical path and a second optical path, a second beam splitter that combines the first and second optical paths, 1 between the optical path between one beam splitter and the light source
Or a beam converting member that is disposed in each of the first optical path and the second optical path and converts a light beam into a slit-shaped beam, wherein the first optical path and the second optical path have the same optical path length. While making the plane of incidence of the slit beam from the first optical path with respect to the combined plane of the second beam splitter orthogonal to the longitudinal direction of the beam, the slit from the second optical path with respect to the combined plane of the second beam splitter is First reflecting means for reflecting the beam in the first optical path an even number of times in order to make the plane of incidence of the shaped beam parallel to the longitudinal direction of the beam; Two reflecting means were provided.
【0016】[0016]
【作用】本発明は、走査型位置検出装置における照明手
段が、光源からの光束を第1光路と第2光路に分岐する
第1ビームスプリッタと、第1と第2の光路を再び合成
する第2ビームスプリッタと、前記2光束をスリット状
ビームに変換するビーム変換部材とを有し、第1光路中
にはビームを偶数回反射させる第1反射手段を、第2光
路中にはビームを奇数回反射させる第2反射手段を備え
ることによって、第1および第2光路の光路長を同一に
しながら、互いに直交する2つのスリット状ビームを形
成するものである。According to the present invention, the illuminating means in the scanning type position detecting device re-combines the first and second optical paths with the first beam splitter for splitting the light beam from the light source into the first optical path and the second optical path. It has a two-beam splitter and a beam converting member for converting the two light beams into a slit-like beam, a first reflecting means for reflecting the beam even number of times in the first optical path, and an odd number of the beam in the second optical path. By providing the second reflection means for reflecting the light twice, two slit-shaped beams orthogonal to each other are formed while the optical path lengths of the first and second optical paths are the same.
【0017】本発明の作用を図4をもって説明する。図
に示すように像を直交させる部分においてはビームスプ
リッタおよびミラーは、立(直)方体の頂点に配置され
ている。光源からの光束を分岐する第1ビームスプリッ
タbs1にy軸方向の像が入ると、ビームスプリッタb
s1を透過した光は第1光路aへ、反射された光は第2
光路bへと進む。The operation of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the beam splitter and the mirror are arranged at the vertices of a cuboid in a portion where the image is orthogonal. When the image in the y-axis direction enters the first beam splitter bs1 that splits the light beam from the light source, the beam splitter b
The light transmitted through s1 goes to the first optical path a, and the reflected light goes to the second optical path a.
Proceed to optical path b.
【0018】第1光路aにおいて、ミラーM11で反射さ
れ像はx軸方向となりさらにミラーM12で反射され像は
x軸方向のまま光路合成用の第2ビームスプリッタbs
2に入射し、反射されz軸方向の像が得られる。一方、
第2光路において、第1ビームスプリッタbs1で反射
された光は、ミラーM20で反射されるが像の方向はy軸
方向のままである。[0018] In the first optical path a, the second beam splitter bs of is image reflected by image further mirror M 12 becomes the x-axis direction reflected by the mirror M 11 for combining optical paths remain in the x-axis direction
2 and is reflected and an image in the z-axis direction is obtained. on the other hand,
In the second optical path, the light reflected by the first beam splitter bs1, the direction of the the but the image reflected by the mirror M 20 remains in the y-axis direction.
【0019】さらに、ミラーM21で反射されてx軸方向
の像となるが、ミラーM22で反射されると再びY軸方向
の像となって第2ビームスプリッタbs2へ入射し透過
する。ここで第1光路からのZ軸方向の像と第2光路か
らのY軸方向の像と互いに直交する2つの像が得られ
る。Furthermore, although is reflected by the mirror M 21 in the x-axis direction of the image, incident transmitted as a difference is again Y-axis direction of the image reflected by the mirror M 22 to the second beam splitter bs2. Here, two images that are orthogonal to the image in the Z-axis direction from the first optical path and the image in the Y-axis direction from the second optical path are obtained.
【0020】即ち、ミラーM12とミラーM22と合成用の
第2ビームスプリッタbs2の折り曲げ面によって2つ
の互いに直交する像が形成されるとともに、各ミラーに
よる光路の折り曲げ角は90°であり、第1ビームスプ
リッタから第2ビームスプリッタまでの第1光路と第2
光路の光路長は等しい。[0020] That is, the image orthogonal two mutually are formed by bent surface of the second beam splitter bs2 for the synthesis mirror M 12 and the mirror M 22, bending angle of the optical path by each mirror is 90 °, A first optical path from the first beam splitter to the second beam splitter;
The optical path lengths are equal.
【0021】本発明は、上記のようなビームスプリッタ
とミラーとからなる構成による照明系にを備えているも
のであるため、特別な光学素子を必要としない簡単な構
成で走査用の互いに直交する2つのスリット状ビームを
形成することが可能となる。また、第1光路と第2光路
の光路長が等しいため、光路長差に基く2つのスリット
状ビームのフォーカス位置のズレという問題が解消でき
る。Since the present invention is provided with the illumination system having the above-described configuration including the beam splitter and the mirror, it is orthogonal to each other for scanning with a simple configuration that does not require a special optical element. It is possible to form two slit beams. In addition, since the first optical path and the second optical path have the same optical path length, it is possible to solve the problem that the focus positions of the two slit beams are deviated based on the optical path length difference.
【0022】[0022]
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は、
本発明の第1の実施例を説明する概略構成図である。本
実施例の照明系の構成は、光源1からのビームを第1光
路cと第2光路dとに分岐する第1ビームスプリッタ2
と、前記2光路を合成する第2ビームスプリッタ7とか
らなり、第1光路c中には振動ミラーAc、ミラー5
c、シリンダーレンズ6cが、第2光路d中にはミラー
3、振動ミラー4d、ミラー5d、シリンダーレンズ6
dが設置されている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a first embodiment of the present invention. The configuration of the illumination system according to the present embodiment includes a first beam splitter 2 that splits a beam from a light source 1 into a first optical path c and a second optical path d.
And a second beam splitter 7 for synthesizing the two optical paths, and a vibrating mirror Ac and a mirror 5 are provided in the first optical path c.
c, a cylinder lens 6c is provided in the second optical path d in the mirror 3, the vibration mirror 4d, the mirror 5d, the cylinder lens 6
d is installed.
【0023】光源1より射出された光は、ミラーM1、
ミラーM2で反射されビームスプリッタ2に入射し、透
過した光は第1光路c、反射された光は第2光路dへ各
々導かれる。第1光路cにおいて、振動ミラー4cに反
射された光はx軸方向に振動する光となりさらにミラー
5cで反射され、振動方向はx軸のままシリンダーレン
ズ6cに入射する。The light emitted from the light source 1 is mirror M1,
The light reflected by the mirror M2 and incident on the beam splitter 2 is transmitted to the first optical path c, and the reflected light is guided to the second optical path d. In the first optical path c, the light reflected by the oscillating mirror 4c becomes light oscillating in the x-axis direction, is further reflected by the mirror 5c, and enters the cylinder lens 6c with the oscillating direction being the x-axis.
【0024】シリンダーレンズ6cを通過することによ
ってスリット像の長手方向がy軸方向のスリット状ビー
ムが形成される。このスリット状ビームはビームスプリ
ッタ7で反射され、z軸方向に振動する長手方向がy軸
方向のスリット状ビームとなる。By passing through the cylinder lens 6c, a slit beam whose longitudinal direction of the slit image is the y-axis direction is formed. This slit beam is reflected by the beam splitter 7, and the longitudinal direction oscillating in the z-axis direction becomes a slit beam in the y-axis direction.
【0025】一方、第2光路dにおいて、ミラー3で反
射された光は、振動ミラー4dで反射されてx軸方向に
振動する光となるが、ミラー5dに反射されることによ
り再びy軸方向に振動する光となってシリンダーレンズ
6dへ入射する。シリンダーレンズ6cを通過すること
によってスリット像の長手方向がz軸方向のスリット状
ビームが形成され、ビームスプリッタ7を透過する。On the other hand, in the second optical path d, the light reflected by the mirror 3 is reflected by the oscillating mirror 4d to become light that oscillates in the x-axis direction. The light oscillates to enter the cylinder lens 6d. By passing through the cylinder lens 6c, a slit-like beam whose longitudinal direction of the slit image is in the z-axis direction is formed and transmitted through the beam splitter 7.
【0026】ビームスプリッタ7を透過した長手方向が
z軸でありy軸方向に振動するスリット状ビームは、再
び第1光路cと合成される。このようにしてビームスプ
リッタ7によって合成された2光路の光は、互いに振動
方向が直交するとともにスリット像の長手方向も直交す
ることになる。The slit-shaped beam transmitted through the beam splitter 7 in the longitudinal direction is the z-axis and vibrates in the y-axis direction, and is combined with the first optical path c again. The lights of the two optical paths combined by the beam splitter 7 in this way have the vibration directions orthogonal to each other and the slit images to be also orthogonal in the longitudinal direction.
【0027】この合成され互いに直交する2つのスリッ
ト状ビームは、対物レンズ8、ハーフミラー9、対物レ
ンズ10を通り被検面11上に照射される。2つのスリ
ット状ビームは、振動ミラー4cおよび振動ミラー4d
の振動によって被検面上を各々スリット像の長手方向と
直交する方向を走査する。The two slit beams thus synthesized and orthogonal to each other are irradiated on the surface 11 to be measured through the objective lens 8, the half mirror 9, and the objective lens 10. The two slit beams are divided into a vibrating mirror 4c and a vibrating mirror 4d.
The vibration is caused to scan the surface to be inspected in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit image.
【0028】被検面11より反射又は散乱、回折された
光は、再び対物レンズ10を通りハーフミラー9で反射
され対物レンズ12によって集光されビームスプリッタ
13により再び分岐されて各々の光に対する検出器14
c、検出器14dによって検出される。The light reflected, scattered, and diffracted from the surface 11 to be measured passes through the objective lens 10 again, is reflected by the half mirror 9, is condensed by the objective lens 12, is branched again by the beam splitter 13, and is detected for each light. Table 14
c, detected by the detector 14d.
【0029】ここで、シリンダーレンズ6cおよびシリ
ンダーレンズ6dの配置は、焦点位置が対物レンズ8の
焦点面となり、ビームスプリッタ7より光源側であれば
良い。各々のシリンダーレンズから第2ビームスプリッ
タ7までの光路長が等しくなるよう設定すれば光学系の
構成がより容易となる。また、本実施例では、振動ミラ
ーの振動周波数を独立に設定できるという特徴を有す
る。この場合、周波数による選択特性を有するフィルタ
を用いれば、検出器を1つにすることが可能である。さ
らに、2つの振動ミラーの振動軸が平行であるので、ミ
ラー形状、駆動系に共通のものが利用できる。このた
め、スキャンの安定性を各軸同等にすることができると
いう特徴もある。Here, the arrangement of the cylinder lenses 6c and 6d may be such that the focal position is the focal plane of the objective lens 8 and is closer to the light source than the beam splitter 7. If the optical path length from each cylinder lens to the second beam splitter 7 is set to be equal, the configuration of the optical system becomes easier. Further, this embodiment is characterized in that the vibration frequency of the vibration mirror can be set independently. In this case, if a filter having a selection characteristic based on frequency is used, it is possible to use one detector. Further, since the vibration axes of the two vibration mirrors are parallel, a common mirror shape and drive system can be used. For this reason, there is a feature that the scanning stability can be made equal to each axis.
【0030】上記のシリンダーレンズ配置条件におい
て、第1ビームスプリッタ2より光源側にシリンダーレ
ンズを配置してもよい。この場合にはシリンダーレンズ
は1つだけで良い。このようにシリンダーレンズを1つ
だけ用いた場合を第2の実施例として図2に示す。Under the above-described cylinder lens arrangement conditions, a cylinder lens may be arranged closer to the light source than the first beam splitter 2. In this case, only one cylinder lens is required. FIG. 2 shows a second embodiment in which only one cylinder lens is used.
【0031】本実施例の照明系の構成は、第1の実施例
における第1光路上および第2光路上の2つのシリンダ
ーレンズ6c,6dのかわりに第1ビームスプリッタ2
4より光源側に1つのシリンダーレンズ23を配置し、
また第1光路上および第2光路上の2つの振動レンズ4
c,4dのかわりに各々ミラーを配置し、1つの振動ミ
ラー22を第1ビームスプリッタ24より光源側に配置
したものであり、他は第1の実施例と同様である。The configuration of the illumination system of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the first beam splitter 2 is used instead of the two cylinder lenses 6c and 6d on the first optical path and the second optical path.
One cylinder lens 23 is arranged on the light source side from 4,
Also, two vibrating lenses 4 on the first optical path and the second optical path
Mirrors are arranged instead of c and 4d, and one oscillating mirror 22 is arranged closer to the light source than the first beam splitter 24, and the other is the same as the first embodiment.
【0032】図2において、光源21より射出された光
は、ミラーM1、振動ミラー22で反射されy軸方向に
振動する光となり、シリンダーレンズ23を通ってスリ
ット像の長手方向がz軸方向でy軸方向に振動するスリ
ット状ビームとなる。このスリット状ビームは第1ビー
ムスプリッタ24に入射し、第1光路eと第2光路fに
分岐される。In FIG. 2, the light emitted from the light source 21 is reflected by the mirror M1 and the vibrating mirror 22, and becomes light vibrating in the y-axis direction. A slit beam vibrates in the y-axis direction. The slit beam enters the first beam splitter 24 and is split into a first optical path e and a second optical path f.
【0033】第1光路eにおいて、ビームスプリッタ2
4を透過したy軸方向に振動する長手方向軸のスリット
状ビームは、ミラー26e、ミラー27e、第2ビーム
スプリッタ28で反射され、z軸方向に振動する長手方
向y軸のスリット状ビームとなる。In the first optical path e, the beam splitter 2
4 is reflected by the mirror 26e, the mirror 27e, and the second beam splitter 28 to vibrate in the y-axis direction, and becomes a slit beam in the y-axis direction vibrating in the z-axis direction. .
【0034】一方、第2光路fにおいて、ビームスプリ
ッタ24で反射されたスリット状ビームは、ミラー2
5、ミラー26f、ミラー27fで反射され、ビームス
プリッタ28透過し、y軸方向に振動する長手方向z軸
のスリット状ビームとなって、第1光路eからのビーム
と合成される。ここで合成された2つのスリット状ビー
ムは、互いにその振動方向とスリット像の長手方向とが
各々直交している。On the other hand, in the second optical path f, the slit beam reflected by the beam splitter 24 is
5. The beam is reflected by the mirror 26f and the mirror 27f, passes through the beam splitter 28, becomes a slit-like beam in the longitudinal z-axis oscillating in the y-axis direction, and is combined with the beam from the first optical path e. The two slit beams combined here have their vibration directions orthogonal to the longitudinal direction of the slit image.
【0035】この互いに直交する2つのスリット状ビー
ムは、対物レンズ29、ハーフミラー30、対物レンズ
31を通って被検面32上に照射され各々長手方向と直
交する振動方向で走査する。被検面から反射又は散乱、
回折された光は、対物レンズ31を通りハーフミラー3
0で反射され、対物レンズ33によって集光された後ビ
ームスプリッタ34で再び分岐され、各々の光が検出器
35e,検出器35fによって検出される。The two mutually orthogonal slit beams pass through the objective lens 29, the half mirror 30, and the objective lens 31 and irradiate on the surface 32 to be inspected, and scan in a vibration direction orthogonal to the longitudinal direction. Reflection or scattering from the test surface,
The diffracted light passes through the objective lens 31 and the half mirror 3
After being reflected at 0 and condensed by the objective lens 33, it is split again by the beam splitter 34, and each light is detected by the detectors 35e and 35f.
【0036】本実施例においては、振動ミラーが1つだ
け配置されているので、2つのビームによる走査周期を
同一にしたい場合に用いる。また、ここでは振動ミラー
22がシリンダーレンズ23より光源側に配置されてい
るが、どちらを光源側に配置してもかまわない。In this embodiment, since only one oscillating mirror is provided, it is used when it is desired to make the scanning cycle by two beams the same. Further, here, the vibration mirror 22 is arranged on the light source side with respect to the cylinder lens 23, but either one may be arranged on the light source side.
【0037】次に、偏光を用いた第3の実施例の照明系
を図3に示す。本実施例の構成は、振動ミラー、シリン
ダーレンズ、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、
検出器について第2の実施例と同一の配置とし、これに
加えて光路上に偏光子を配置したものである。Next, an illumination system according to a third embodiment using polarized light is shown in FIG. The configuration of this embodiment includes a vibration mirror, a cylinder lens, a mirror, a beam splitter, an objective lens,
The detector has the same arrangement as that of the second embodiment, and additionally, a polarizer is arranged on the optical path.
【0038】第1ビームスプリッタ45とシリンダーレ
ンズ43との間にλ/2板44を、第1光路g上にλ/
2板46g、第2光路h上にλ/2板46hを、第2の
ビームスプリッタ50と対物レンズ52との間にλ/2
板51を、対物レンズ57とビームスプリッタ59との
間にλ/2板58を各々出し入れあるいは回転可能に配
置し、ビームスプリッタ53と対物レンズ55との間に
はλ/4板54を出し入れあるいは回転可能に配置して
いる。また、本実施例で用いられるビームスプリッタは
偏光ビームスプリッタである。A λ / 2 plate 44 is provided between the first beam splitter 45 and the cylinder lens 43, and a λ / 2 plate 44 is provided on the first optical path g.
The second plate 46g, the λ / 2 plate 46h on the second optical path h, and the λ / 2 plate 46h between the second beam splitter 50 and the objective lens 52.
The plate 51 is arranged so that a λ / 2 plate 58 can be inserted and removed or rotatable between the objective lens 57 and the beam splitter 59, and a λ / 4 plate 54 can be inserted and removed between the beam splitter 53 and the objective lens 55. It is arranged to be rotatable. The beam splitter used in this embodiment is a polarization beam splitter.
【0039】図3(a)において、レーザ光源41から
の光は、ミラーM1、振動ミラー42で反射されシリン
ダーレンズ43を通り、y軸方向に振動する長手方向が
z軸のスリット状ビームとなる。ここで光源41からの
光を紙面と平行であり光軸と直交する直線偏光(以下、
P偏光と記す)とする。In FIG. 3A, light from a laser light source 41 is reflected by a mirror M1 and an oscillating mirror 42, passes through a cylinder lens 43, and becomes a slit-like beam oscillating in the y-axis direction along the z-axis. . Here, the light from the light source 41 is converted into a linearly polarized light (hereinafter, referred to as a linearly polarized light which is parallel to the paper surface and orthogonal to the optical axis).
P-polarized light).
【0040】シリンダーレンズ43を出たスリット状ビ
ームはλ/2板44により偏光方向を90°回された直
線偏光(以下、S偏光と記す)となり第1偏光ビームス
プリッタ45に入射し反射され第2光路hへ導かれる。
このときS偏光は、偏光ビームスプリッタ45の偏光特
性により第1光路gへは透過しない。The slit beam that has exited the cylinder lens 43 becomes linearly polarized light (hereinafter referred to as S-polarized light) whose polarization direction has been rotated by 90 ° by the λ / 2 plate 44, enters the first polarization beam splitter 45, is reflected and is reflected. It is guided to two optical paths h.
At this time, the S-polarized light does not pass through the first optical path g due to the polarization characteristics of the polarization beam splitter 45.
【0041】第2光路hにおいて、S偏光は、λ/2板
46hによって再び偏光方向が回転しP偏光となり、ミ
ラー47、ミラー48h、ミラー49hで反射され第2
の偏光ビームスプリッタ50を透過する。ここで、P偏
光でy軸方向に振動し長手方向z軸のスリット状ビーム
が得られる。In the second optical path h, the S-polarized light is again rotated in the polarization direction by the λ / 2 plate 46h to become P-polarized light, and is reflected by the mirror 47, the mirror 48h, and the mirror 49h.
Through the polarizing beam splitter 50. Here, a P-polarized light oscillates in the y-axis direction to obtain a slit-like beam in the longitudinal z-axis.
【0042】このP偏光スリット状ビームは、光路上か
ら引き抜いておくかあるいは偏光方向を回転させない方
向に軸を合せてあるλ/2板51をそのまま通り、対物
レンズ52、偏光ビームスプリッタ53を透過し、λ/
4板54によって円偏光にされ対物レンズ55を通り被
検面56上に照射される。The P-polarized slit-like beam passes through the objective lens 52 and the polarizing beam splitter 53 either withdrawn from the optical path or passed through a λ / 2 plate 51 whose axis is aligned in a direction in which the polarization direction is not rotated. And λ /
The light is converted into circularly polarized light by the four plates 54, and is irradiated on the surface 56 to be measured through the objective lens 55.
【0043】被検面56によって反射又は散乱、回折さ
れた光は、再び対物レンズ55を通りλ/4板54によ
ってS偏光にされ、偏光ビームスプリッタ53で反射さ
れ対物レンズ57によって集光される。ここでλ/2板
58は回転あるいは引き抜いておく。したがって、S偏
光はそのまま偏光ビームスプリッタ59に入射し反射さ
れ、検出器60hによって検出される。このようにし
て、一方のスリット状ビームによる位置検出が行なわれ
る。The light reflected, scattered, or diffracted by the surface 56 to be measured passes again through the objective lens 55, is converted into S-polarized light by the λ / 4 plate 54, reflected by the polarization beam splitter 53, and collected by the objective lens 57. . Here, the λ / 2 plate 58 is rotated or pulled out. Therefore, the S-polarized light directly enters the polarization beam splitter 59, is reflected, and is detected by the detector 60h. In this way, the position detection is performed using one slit beam.
【0044】もう一方のスリット状ビームによる位置検
出は、λ/2板44を90°回転させておくかあるいは
引き抜いておくことによって行なわれる。これによって
光源からのP偏光スリット状ビームは、そのまま偏光ビ
ームスプリッタ45を透過し、第1光路gへ導かれる。
このときこのP偏光は、偏光ビームスプリッタ45の偏
光特性により、反射されて第2光路hへ向うことはな
い。The position detection by the other slit beam is performed by rotating or pulling out the λ / 2 plate 44 by 90 °. Thus, the P-polarized slit-like beam from the light source passes through the polarization beam splitter 45 as it is and is guided to the first optical path g.
At this time, the P-polarized light is not reflected and directed to the second optical path h due to the polarization characteristics of the polarization beam splitter 45.
【0045】第1光路gにおいて、偏光ビームスプリッ
タ45を透過したP偏光スリット状ビームは、λ/2板
46gによってS偏光にされ、ミラー48g、ミラー4
9g、第2偏光ビームスプリッタ50で反射される。こ
こで、z軸方向に振動し長手方向y軸のS偏光スリット
状ビームが得られる。In the first optical path g, the P-polarized slit-shaped beam transmitted through the polarization beam splitter 45 is converted into S-polarized light by a λ / 2 plate 46g, and the mirror 48g and the mirror 4
9 g is reflected by the second polarizing beam splitter 50. Here, an S-polarized slit beam oscillating in the z-axis direction and in the longitudinal y-axis direction is obtained.
【0046】このS偏光スリット状ビームは、今度は偏
光方向が90°回転する方向に回されたλ/2板51に
よってP偏光とされ、対物レンズ52、偏光ビームスプ
リッタ53を透過した後、λ/4板54によって円偏光
となり対物レンズ55を通って被検面56上に照射され
る。This S-polarized slit beam is turned into P-polarized light by a λ / 2 plate 51 whose polarization direction is turned by 90 °, and transmitted through an objective lens 52 and a polarization beam splitter 53. The light is converted into circularly polarized light by the / 4 plate 54, and is irradiated on the surface 56 to be measured through the objective lens 55.
【0047】被検面56によって反射又は散乱、回折さ
れた光は、再び対物レンズ55を通りλ/4板54によ
ってS偏光にされ、偏光ビームスプリッタ53で反射さ
れ対物レンズ57を通り、今度はλ/2板58によって
P偏光にされて偏光ビームスプリッタ59透過した後検
出器60gによって検出される。The light reflected, scattered, or diffracted by the surface 56 to be measured passes again through the objective lens 55, is converted into S-polarized light by the λ / 4 plate 54, is reflected by the polarization beam splitter 53, and passes through the objective lens 57. After being converted into P-polarized light by the λ / 2 plate 58 and transmitted through the polarization beam splitter 59, it is detected by the detector 60g.
【0048】本実施例においては、以上に説明したごと
く、λ/2板を出し入れあるいは回転させることによっ
て、位置検出するビームをどちらか一方に任意に選択す
ることができる。従って、光量損失を減少させることも
できる。また、λ/2板44を回転させて第1偏光ビー
ムスプリッタ45に入射する偏光の方向を変化させるこ
とによって直交スリット状ビームの光量調節を行なうこ
とも可能である。In this embodiment, as described above, the beam for position detection can be arbitrarily selected from either one of the two by moving the λ / 2 plate in and out or by rotating it. Therefore, the light amount loss can be reduced. It is also possible to adjust the light quantity of the orthogonal slit beam by rotating the λ / 2 plate 44 to change the direction of polarized light incident on the first polarizing beam splitter 45.
【0049】また、第1偏光ビームスプリッタ45に入
射する光の偏光方向を図3(b)に示すように45°方
向の直線偏光とし、λ/2板およびλ/4板をはずし、
ビームスプリッタ59を非偏光ビームスプリッタとすれ
ば、光学系が簡単になるとともに、2つのスリット状ビ
ームによる同時位置検出も可能となる。さらにこの構成
に限らず、第1および第2ビームスプリッタの各々か、
どちらか一方を非偏光ビームスプリッタにする場合等が
考えられる。Also, the polarization direction of the light incident on the first polarization beam splitter 45 is linearly polarized in the 45 ° direction as shown in FIG. 3B, and the λ / 2 plate and the λ / 4 plate are removed.
If the beam splitter 59 is a non-polarizing beam splitter, the optical system becomes simpler, and simultaneous position detection using two slit beams becomes possible. Further, without being limited to this configuration, each of the first and second beam splitters
There may be a case where one of them is a non-polarizing beam splitter.
【0050】以上に示した実施例においては、ビーム変
換部材としてシリンダーレンズを用いたが、これに限ら
ず、アナモルフィックプリズム等光束をスリット状ビー
ムに変換させられるものであれば広く使用可能である。In the embodiment described above, the cylinder lens is used as the beam converting member. However, the present invention is not limited to this, and can be widely used as long as it can convert a light beam into a slit beam, such as an anamorphic prism. is there.
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、特別な光
学素子を必要としない簡単な構成で走査用の互いに直交
する2つのスリット状ビームを形成することができるた
め、光学系の設計が容易でありコストの低減も可能であ
る。さらに、第1光路と第2光路の光路長が等しいた
め、光路長差に基く2つのスリット状ビームのフォーカ
ス位置のズレという問題が解消できるという効果を有す
る。また、本発明は、位置検出だけでなく、互いに直交
する像を得たい場合にも適用できる。As described above, according to the present invention, two slit beams orthogonal to each other for scanning can be formed with a simple configuration that does not require a special optical element, so that the design of the optical system is easy. Therefore, the cost can be reduced. Further, since the first optical path and the second optical path have the same optical path length, there is an effect that the problem of the shift of the focus position between the two slit beams based on the optical path length difference can be solved. In addition, the present invention can be applied not only to position detection but also to cases where it is desired to obtain mutually orthogonal images.
【図1】本発明の第1の実施例の照明系を説明する概略
構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an illumination system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例の照明系を説明する数概
略構成図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a lighting system according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施例の照明系を説明する概略
構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an illumination system according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の作用を説明する光学系の概略構成図で
ある。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical system illustrating an operation of the present invention.
【図5】従来の走査型位置検出装置の照明系を説明する
概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an illumination system of a conventional scanning type position detection device.
【図6】走査型位置検出装置のスリット状ビームによる
アライメントマーク検出方法を説明する平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating a method of detecting an alignment mark using a slit beam in the scanning type position detecting device.
【図7】走査型位置検出装置の検出系の光路図である。FIG. 7 is an optical path diagram of a detection system of the scanning position detection device.
【図8】走査型位置検出装置の位置検出手段の説明図で
ある。FIG. 8 is an explanatory diagram of a position detecting means of the scanning type position detecting device.
1,21,41:光源 M1,M2,M3,M4,3,5c,5d,,25,2
6e,26f,27e,27f,47,48g,48
h,49g,49h,M11,M12,M20,M21,M22:
ミラー 4c,4d,22,42:振動ミラー 2,24,45,bs1,bs3:第1ビームスプリッ
タ 7,28,50,bs2,bs4:第2ビームスプリッ
タ 13,34,53,59:ビームスプリッタ 6c,6d,23,43,c,R:シリンダーレンズ 8,10,12,29,31,33,52,55,5
7,ob12,ob2,ob3:対物レンズ 9,30,M5:ハーフミラー 11,32,56:被検面1,21,41: Light source M1, M2, M3, M4,3,5c, 5d ,, 25,2
6e, 26f, 27e, 27f, 47, 48g, 48
h, 49g, 49h, M 11 , M 12, M 20, M 21, M 22:
Mirrors 4c, 4d, 22, 42: vibrating mirrors 2, 24, 45, bs1, bs3: first beam splitters 7, 28, 50, bs2, bs4: second beam splitters 13, 34, 53, 59: beam splitter 6c , 6d, 23, 43, c, R: cylinder lens 8, 10, 12, 29, 31, 33, 52, 55, 5
7, ob12, ob2, ob3: objective lens 9, 30, M5: half mirror 11, 32, 56: surface to be inspected
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−235507(JP,A) 特開 昭61−124131(JP,A) 特開 昭60−115225(JP,A) 特開 平3−241816(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 G01B 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-235507 (JP, A) JP-A-61-124131 (JP, A) JP-A-60-115225 (JP, A) 241816 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00 G01B 11/00
Claims (1)
互いに直交した2つのスリット状ビームを形成し、該2
つのスリット状ビームの長手方向と直交する方向に各々
のビームを走査させる照明手段と、該照明手段による前
記位置検出用マークからの反射光を検出して被検物の位
置検出を行なう検出手段とを有する走査型位置検出装置
において、 前記照明手段は、光源と、該光源からの光束を第1光路
と第2光路とに分岐する第1ビームスプリッタと、前記
第1及び第2光路とを合成する第2ビームスプリッタ
と、前記第1ビームスプリッタと光源との光路間に1
つ、あるいは前記第1光路および第2光路の各々に1つ
配置されて光束をスリット状ビームに変換するビーム変
換部材とを有し、 前記第1光路と第2光路との光路長を同一にしながら、
前記第2ビームスプリッタの合成面に対する前記第1光
路からのスリット状ビームの入射面とそのビームの長手
方向とを直交させ、前記第2ビームスプリッタの合成面
に対する前記第2光路からのスリット状ビームの入射面
とそのビームの長手方向とを平行にさせるために、前記
第1光路中にビームを偶数回反射させる第1反射手段
を、前記第2光路中にビームを奇数回反射させる第2反
射手段を設けたことを特徴とする走査型位置検出装置。1. A slit beam orthogonal to each other is formed on a surface of a test object having a position detection mark.
Illuminating means for scanning each beam in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the two slit-shaped beams, and detecting means for detecting the reflected light from the position detection mark by the illuminating means and detecting the position of the test object; In the scanning type position detecting device having the above, the illuminating means combines a light source, a first beam splitter that splits a light beam from the light source into a first optical path and a second optical path, and combines the first and second optical paths. And a second beam splitter between the first beam splitter and the light source.
Or a beam conversion member that is disposed in each of the first optical path and the second optical path and converts a light beam into a slit-shaped beam, wherein the first optical path and the second optical path have the same optical path length. While
The plane of incidence of the slit beam from the first optical path with respect to the combined plane of the second beam splitter is orthogonal to the longitudinal direction of the beam, and the slit beam from the second optical path with respect to the combined plane of the second beam splitter. In order to make the incident surface of the beam parallel to the longitudinal direction of the beam, first reflecting means for reflecting the beam in the first optical path an even number of times, and second reflecting means for reflecting the beam in the second optical path an odd number of times. A scanning type position detecting device comprising means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26254991A JP3158544B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Scanning position detector |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26254991A JP3158544B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Scanning position detector |
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JPH0574686A JPH0574686A (en) | 1993-03-26 |
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Family Applications (1)
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JP26254991A Expired - Lifetime JP3158544B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Scanning position detector |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000033025A1 (en) | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Olympus Optical Co., Ltd. | Measuring instrument |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP26254991A patent/JP3158544B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH0574686A (en) | 1993-03-26 |
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