JPH01265514A - 焦点合せ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焦点合せ装置、特に、半導体の縮少投影露光装
置の縮少投影レンズの焦点合せに適用しうる焦点合せ装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の技術としては、例えば、特開昭６１−３００３４
に示されているように焦点合せ装置がある。

従来の焦点合せ装置は結像レンズの結像位置に配置され
る縞状パターンと、前記縞状パターンを結像レンズを通
して被観察物上に投影する手段と、被観察物上の縞状パ
ターン像を検出する受光素子と、前記受光素子の出力よ
り結像レンズの合焦点位置を検出して焦点合せする手段
とを含んで構成される。

次に従来の焦点合せ装置について図面を参照して詳細に
説明する。

第４図は従来の焦点合せの一例を示す模式図である。

第４図において、ガラス１４の両面に不透明ライン１５
ａとスペース１５ｂを両面交互に配して成る２重縞パタ
ーン１５を結像レンズ１６の結像位置に配置する。また
、結像光路の途中にハーフミラ−１７を挿入して光路を
分岐し、その結像位置にＣＣＤ１８を配置する。

照明系１９により２重縞パターン１５を結像レンズ１６
を通して被観察物であるウェハ２０上に投影し、その反
射光を再び結像レンズ１６を通してハーフミラ−１７を
介しＣＣＤ　１８により検出し、２重縞パターン１５像
のコントラストを測定する。

２重縞パターン１５の両面のラインアンドスペースのコ
ントラストが相等しくなったときが合焦点位置にあると
きである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の焦点合せ装置はウェハに投影された像の
コントラストを検出する構成になっているので、プロセ
スによるウェハの反射率の変化の影響をうけやすい欠点
があった。特に、反射率が低くなるとコントラストが低
下し、検出感度が悪くなる欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の焦点合せ装置は結像レンズの焦点面に配置され
た振動ミラーと、前記振動ミラー面で焦点を結び前記振
動ミラーで反射され結像ルンズを通り被観察物に投影さ
れるビームを放射する光源と、結像レンズの結像面に配
置されかつ前記光源から放射され被観察物で反射された
ビームが結像する点から微小距離だけずれた位置に開口
部の中心を持つ空間フィルターと、前記空間フィルター
を通る前記被観察物からの反射ビームを検出する検出器
と、前記検出器の出力より結像レンズの合焦点位置を検
出し焦点合せを行う機構を含んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す模式図である。

第１図に示す焦点合せ装置は、結像レンズ１の結像面に
配置された振動ミラー２と、振動ミラー２によって反射
され結像レンズ１を通ってウェハ３に照射されるビーム
の光源４と、光源４がら放射されるビームを振動ミラー
２上で焦点を結ばせる集光レンズ５と、ウェハ３で反射
され再び結像レンズ１を通ったビームを入射光路から分
岐せしめるハーフミラ−６と、結像レンズ１の結像面に
配置されかつハーフミラ−６により分岐されたウェハ３
からの反射ビームが結像する点がら微小距離だけずれた
位置に開口部の中心を持つ空間フィルター７と、空間フ
ィルター７を通るウェハ３がらの反射ビームを検出する
検出器８と、ウェハ３を結像レンズ１の光軸方向に移動
させるウェハステージ９と、検出器８の出力を増幅する
増幅器１０と、振動ミラー２を一定の周波数で振動させ
るための駆動信号を発生する発振器１１と、発振器１１
が発生する振動ミラー２の駆動信号を参照信号として増
幅器１０の出力信号を同期検波するロックインアンプ１
２と、ロックインアンプ１２の出力をもとにウェハステ
ージ９を駆動しウェハ３を結像レンズ１の合焦点位置に
位置決めするドライバ１３とを含んで構成される。

光源４から放射されたビームは集光レンズ５によって振
動ミラー２上で集光される。この集光されたビームは振
動ミラー２により偏向され、結像レンズ１を通ってウェ
ハ３上に照射される。振動ミラー２は結像レンズ１の結
像面上にあるので、ウェハ３が結像レンズ１の合焦点位
置にあると、ウェハ３に照射されたビームはウェハ３上
の１点に集光し、ウェハ３で反射されたビームは再び結
像レンズ１を通り、ハーフミラ−６を介して結像レンズ
１の結像面上にある空間フィルター７上の１点に集光す
る。

ウェハ３が結像レンズ１の合焦点位置からずれると、振
動ミーラー２で偏向をうけたビームは、振動ミラー２に
同期してウェハ３上を走査する。

したがって、ウェハ３で反射されたビームは振動ミラー
２に同期して空間フィルター７上を走査し、ビームが空
間フィルター７の開口部を通ったとき検出器８により検
出される。

第２図（ａ）〜（ｃ）は本実施例における検出器８によ
って検出される信号の変化の様子を示す模式図である。

第２図（ａ）はウェハ３が結像レンズ１の合焦点位置に
ある場合のウェハ３により反射されたビームの様子を示
している。ビームは常に空間フィルター７上の１点に集
まるので、検出器の出力は一定で変化しない。

第２図（ｂ）はウェハ３が結像レンズ１の合焦点位置よ
り遠くにある場合のビームの様子を示している。ビーム
は振動ミラー２に同期して空間フィルター７上を走査す
る。空間フィルターの開口部はビームの走査範囲の中心
からずれた位置にあるので、検出器８では振動ミラー２
の駆動周波数と同じ周波数成分をもつ信号が得られる。

第２図（ｃ）はウェハ３が結像レンズ１の合焦点位置よ
り近くにある場合のビームの様子を示している。

第２図（ｂ）に示した場合と同様に、ビームは振動ミラ
ー２に同期して空間フィルター７上を走査するので、検
出器８では振動ミラー２と同じ周波数成分をもつ信号が
得られるが、第２図（ｂ）に示した場合とは位相が１８
０°ずれる。

したがって、振動ミラー２の駆動信号を参照信号とし、
検出器８の出力をロックインアンプ１２で同期検波する
ことにより、焦点からのずれ量として８字カーブの特性
を持つ焦点ずれ信号が得られる。

第３図は焦点ずれ量とロックインアンプ１２の出力の関
係を示すグラフである。

焦点ずれ検出感度は、空間フィルター７の開口部の幅お
よび反射ビームの結像点からのずれ量によって変化する
が、空間フィルター７の開口部の幅は反射ビームの結像
スポット径と同程度にして、開口部の片側のエツジが反
射ビームの結像点に位置するように配置するのが望まし
い。

ロックインアンプ１２の出力をもとにドライバ１３によ
ってウェハステージ８が駆動され、ウェハ３は結像レン
ズ１の合焦点位置に自動的に位置決めされる。

〔発明の効果〕

本発明の焦点合せ装置は、ウェハに投影された像のコン
トラストを検出する代りに、振動ミラーにより偏向され
たビームをウェハに照射し、反射ビームの走査により得
られる信号の位相変化により焦点ずれを検出するので、
ウェハの反射率の変化に影響されずに高精度の焦点ずれ
検出ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）は第１図に示す焦点合せ装置における
検出器により検出される信号の様子を示す模式図、第３
図は第１図に示す焦点合せ装置における焦点ずれ量とロ
ックインアンプ出力の関係を示″すグラフ、第４図は従
来の焦点合せ装置の一例を示す模式図である。 １．１６・・・結像レンズ、２・・・振動ミラー、３゜
２０・・・ウェハ、４・・・光源、５・・・集光レンズ
、６゜１７・・・ハーフミラ−１７・・・空間フィルタ
ー、８・・・検出器、９・・・ウェハステージ、１０・
・・増゛幅器、１１・・・発振器、１２・・・ロックイ
ンアンプ、１３・・・ドライバ、１４・・・ガラス、１
５・・・２重縞パターン、１８・・・ＣＯＤ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像レンズの第１の結像面に配置された振動ミラ
   ーと、前記振動ミラー面で焦点を結び前記振動ミラーで
   反射され前記結像レンズを通り被観察物に投影されるビ
   ームを放射する光源と、前記結像レンズの第２の結像面
   に配置されかつ前記光源から放射され前記被観察物で反
   射されたビームが結像する点から微小距離だけずれた位
   置に開口部の中心を持つ空間フィルターと、前記空間フ
   ィルターを通る前記被観察物からの反射ビームを検出す
   る検出器と、前記検出器の出力より前記結像レンズの合
   焦点位置を検出し焦点合せを行う機構を含むことを特徴
   とする焦点合せ装置。
2. （２）検出器が振動ミラーと結像レンズとの間に配置さ
   れた光路分岐手段によって分岐された光路を経て空間フ
   ィルターを通る被観察物からの反射ビームを検出する請
   求項１記載の焦点合せ装置。
3. （３）検出器の出力を増幅する増幅器と、振動ミラーの
   駆動信号を参照信号として前記増幅器の出力を位相検波
   するロックインアンプを含む請求項１および２記載の焦
   点合せ装置。