JPH0521318A - オートフオーカス機構 - Google Patents
オートフオーカス機構Info
- Publication number
- JPH0521318A JPH0521318A JP3173673A JP17367391A JPH0521318A JP H0521318 A JPH0521318 A JP H0521318A JP 3173673 A JP3173673 A JP 3173673A JP 17367391 A JP17367391 A JP 17367391A JP H0521318 A JPH0521318 A JP H0521318A
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- JP
- Japan
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- optical system
- wafer
- focus
- sensor
- focusing
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パターン検査や位置決めセンサ等の光学機器
において被対象物に対するオートフォーカスを、簡単な
構成によって高い精度をもって達成する。 【構成】 フォーカス専用のセンサをなくし、検査を行
なうための測定光学系のセンサ１を、フォーカスセンサ
として共用して用いる。そして、この測定光学系センサ
１において、被対象物３との相対位置変化に伴なう画像
信号のコントラストが最大となる位置を、フォーカス基
準の原点位置とする。
において被対象物に対するオートフォーカスを、簡単な
構成によって高い精度をもって達成する。 【構成】 フォーカス専用のセンサをなくし、検査を行
なうための測定光学系のセンサ１を、フォーカスセンサ
として共用して用いる。そして、この測定光学系センサ
１において、被対象物３との相対位置変化に伴なう画像
信号のコントラストが最大となる位置を、フォーカス基
準の原点位置とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
においてたとえばパターン検査や位置決めセンサ等の光
学機器における焦点位置決め用として用いて好適なオー
トフォーカス機構に関する。
においてたとえばパターン検査や位置決めセンサ等の光
学機器における焦点位置決め用として用いて好適なオー
トフォーカス機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のオートフォーカス機構は、たと
えば半導体装置の製造工程において露光工程および検査
工程で用いられるパターン検査や位置決めセンサ等の光
学機器による焦点位置決め用として用いられる。
えば半導体装置の製造工程において露光工程および検査
工程で用いられるパターン検査や位置決めセンサ等の光
学機器による焦点位置決め用として用いられる。
【０００３】図３は光学式重ね合わせ検査装置における
光学系の概略構成を示すものであり、同図において、符
号１は重ね合わせ検査を行なう測定光学系センサである
受光素子としてのＣＣＤカメラ、２はリレーレンズ系、
３は被検査対象物としての半導体基板（以下ウエハとい
う）で、このウエハ３は上下方向に移動可能に構成され
ている。４は白色光ランプ、５は対物レンズ、６は照明
光学系レンズ、７はハーフミラー、８はフォーカス基準
面、９は重ね合わせ測定時に干渉をなくすためのシャッ
タ、１０はフォーカス位置決め専用のフォーカスセンサ
である。
光学系の概略構成を示すものであり、同図において、符
号１は重ね合わせ検査を行なう測定光学系センサである
受光素子としてのＣＣＤカメラ、２はリレーレンズ系、
３は被検査対象物としての半導体基板（以下ウエハとい
う）で、このウエハ３は上下方向に移動可能に構成され
ている。４は白色光ランプ、５は対物レンズ、６は照明
光学系レンズ、７はハーフミラー、８はフォーカス基準
面、９は重ね合わせ測定時に干渉をなくすためのシャッ
タ、１０はフォーカス位置決め専用のフォーカスセンサ
である。
【０００４】このような構成において、白色光ランプ４
から出た光は、照明光学系レンズ６を通り、ハーフミラ
ー７に当たる。その光は、ハーフミラー７によりウエハ
３とフォーカス基準面８に半分づつ分かれ、それぞれの
面で反射し、再度ハーフミラー７まで戻ってくる。この
時、ハーフミラー７からウエハ３までと、ハーフミラー
７からフォーカス基準面８までの光学距離が等しい時
に、それぞれ反射した光がハーフミラー７を通過し、リ
レーレンズ２に向かう所で合成され、白色光の干渉を起
こす。この干渉をフォーカスセンサ１０で検知すること
により、ウエハ３面の上下位置を決定することができ、
それがフォーカス基準位置となる。また、フォーカス基
準位置決定後は、シャッタ９を閉じ、干渉を止め、ウエ
ハ３上の測定マーク（図示せず）の反射光のみをＣＣＤ
カメラ１に取り込んで、重ね合わせ検査を行なうとよい
ものである。
から出た光は、照明光学系レンズ６を通り、ハーフミラ
ー７に当たる。その光は、ハーフミラー７によりウエハ
３とフォーカス基準面８に半分づつ分かれ、それぞれの
面で反射し、再度ハーフミラー７まで戻ってくる。この
時、ハーフミラー７からウエハ３までと、ハーフミラー
７からフォーカス基準面８までの光学距離が等しい時
に、それぞれ反射した光がハーフミラー７を通過し、リ
レーレンズ２に向かう所で合成され、白色光の干渉を起
こす。この干渉をフォーカスセンサ１０で検知すること
により、ウエハ３面の上下位置を決定することができ、
それがフォーカス基準位置となる。また、フォーカス基
準位置決定後は、シャッタ９を閉じ、干渉を止め、ウエ
ハ３上の測定マーク（図示せず）の反射光のみをＣＣＤ
カメラ１に取り込んで、重ね合わせ検査を行なうとよい
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来装置は、以上のような構成とされているので、
オートフォーカス系を測定光学系に組合わせることが必
要で、これにより光学系が複雑となり、光学調整を厳密
に行わなければならず、しかも精度を保つためには、非
常に頻繁に精度チャックを行わなければならないという
問題を生じてしまうものであり、これらの問題点を解決
し得る何らかの対策を講じることが望まれている。
うな従来装置は、以上のような構成とされているので、
オートフォーカス系を測定光学系に組合わせることが必
要で、これにより光学系が複雑となり、光学調整を厳密
に行わなければならず、しかも精度を保つためには、非
常に頻繁に精度チャックを行わなければならないという
問題を生じてしまうものであり、これらの問題点を解決
し得る何らかの対策を講じることが望まれている。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、フォーカス専用のセンサをなくし、重ね合
わせ検査等を行なう測定光学系のセンサをフォーカス用
としても共用して用いることにより、光学系全体構成を
簡素化し、しかも好適な精度を保てるオートフォーカス
機構を得ることを目的としている。
ものであり、フォーカス専用のセンサをなくし、重ね合
わせ検査等を行なう測定光学系のセンサをフォーカス用
としても共用して用いることにより、光学系全体構成を
簡素化し、しかも好適な精度を保てるオートフォーカス
機構を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るオートフォーカス機構は、従来のよ
うなフォーカス専用のセンサをなくし、検査を行なうた
めの測定光学系センサを、フォーカスセンサとしても共
用して用い、かつその被対象物に対しての信号のコント
ラストが最大となる位置を、フォーカス基準の原点位置
とするように構成したものである。
ために本発明に係るオートフォーカス機構は、従来のよ
うなフォーカス専用のセンサをなくし、検査を行なうた
めの測定光学系センサを、フォーカスセンサとしても共
用して用い、かつその被対象物に対しての信号のコント
ラストが最大となる位置を、フォーカス基準の原点位置
とするように構成したものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、被対象物を、測定光学系セン
サに対して相対的に動かすことで、被対象物側の画像信
号をモニタし、各位置における信号の最大値と最小値と
の差（コントラスト）をモニタし、最大となった位置を
焦点位置決めの基準原点位置とすることで、オートフォ
ーカスを行なうことにより、従来のようなフォーカス専
用のセンサをなくし、光学系全体を簡素化し、しかも好
適な精度を保てるものである。
サに対して相対的に動かすことで、被対象物側の画像信
号をモニタし、各位置における信号の最大値と最小値と
の差（コントラスト）をモニタし、最大となった位置を
焦点位置決めの基準原点位置とすることで、オートフォ
ーカスを行なうことにより、従来のようなフォーカス専
用のセンサをなくし、光学系全体を簡素化し、しかも好
適な精度を保てるものである。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係るオートフォーカス機構の
一実施例を示すものであり、同図において前述した図３
と同一または相当する部分には同一番号を付してその説
明は省略する。さて、本発明によれば、上述した構成に
よるオートフォーカス機構において、従来採用していた
フォーカス専用のセンサ（図３における１０）をなく
し、検査を行なうための測定光学系のセンサとしてのＣ
ＣＤカメラ１を、フォーカスセンサとしても共用して用
い、被対象物であるウエハ３に対しての画像信号（ディ
テクタ）のコントラストが最大となる位置を、フォーカ
ス基準原点位置とするようにしたところに特徴を有して
いる。
一実施例を示すものであり、同図において前述した図３
と同一または相当する部分には同一番号を付してその説
明は省略する。さて、本発明によれば、上述した構成に
よるオートフォーカス機構において、従来採用していた
フォーカス専用のセンサ（図３における１０）をなく
し、検査を行なうための測定光学系のセンサとしてのＣ
ＣＤカメラ１を、フォーカスセンサとしても共用して用
い、被対象物であるウエハ３に対しての画像信号（ディ
テクタ）のコントラストが最大となる位置を、フォーカ
ス基準原点位置とするようにしたところに特徴を有して
いる。
【００１０】このような構成によれば、被対象物として
のウエハ３を上下動させ、このときの重ね合わせ検査マ
ーク１１の画像信号をモニタし、それぞれの位置での信
号１２〜１４等の最大値と最小値との差（コントラス
ト）をモニタし、その最大となった位置を、焦点基準の
原点位置とすることで、オートフォーカスを、従来のよ
うなフォーカス専用のセンサを用いずに行え、光学系全
体を簡素化し、しかも好適な精度を保てるものである。
のウエハ３を上下動させ、このときの重ね合わせ検査マ
ーク１１の画像信号をモニタし、それぞれの位置での信
号１２〜１４等の最大値と最小値との差（コントラス
ト）をモニタし、その最大となった位置を、焦点基準の
原点位置とすることで、オートフォーカスを、従来のよ
うなフォーカス専用のセンサを用いずに行え、光学系全
体を簡素化し、しかも好適な精度を保てるものである。
【００１１】すなわち、図２は上述した構成による装置
において、重ね合わせ検査パターンとＣＣＤカメラ１に
よる画像信号との関係を示したものであり、図において
１１は重ね合わせ検査マークを示し、ウエハ３上に予め
形成しておく。また、図中１２は焦点が合っている場合
のＣＣＤ画像信号、１３はウエハ３が図１において上方
に移動した場合の画像信号（以下プラス側デフォーカス
信号という）、１４はウエハが図１において下方に移動
した場合の画像信号（以下マイナス側デフォーカス信号
という）である。
において、重ね合わせ検査パターンとＣＣＤカメラ１に
よる画像信号との関係を示したものであり、図において
１１は重ね合わせ検査マークを示し、ウエハ３上に予め
形成しておく。また、図中１２は焦点が合っている場合
のＣＣＤ画像信号、１３はウエハ３が図１において上方
に移動した場合の画像信号（以下プラス側デフォーカス
信号という）、１４はウエハが図１において下方に移動
した場合の画像信号（以下マイナス側デフォーカス信号
という）である。
【００１２】以上の構成によって、重ね合わせ検査を行
なう場合、重ね合わせ検査マーク１１が形成されたウエ
ハ３がランプ４から出た白色光により照明され、その反
射光がＣＣＤカメラ１に到達する。なお、この場合の光
路は、従来例と略同等であり、詳細な説明は省略する。
なう場合、重ね合わせ検査マーク１１が形成されたウエ
ハ３がランプ４から出た白色光により照明され、その反
射光がＣＣＤカメラ１に到達する。なお、この場合の光
路は、従来例と略同等であり、詳細な説明は省略する。
【００１３】そして、重ね合わせ検査を行なう前に、上
述した重ね合わせ検査マーク１１は、ＣＣＤカメラ１の
視野の中心に位置決めされて載置され、その状態でオー
トフォーカスが行われる。すなわち、ウエハ３の表面高
さは、ステージ上の基準マーク（図示せず）と同様にな
るようにセットされている。オートフォーカスは該ステ
ージを上下させることでウエハ３を上下動させて行な
う。この場合、-10μｍから+10μｍまでウエハ３を動か
し、その時の信号から画像信号の最大値と最小値の差を
抽出する。
述した重ね合わせ検査マーク１１は、ＣＣＤカメラ１の
視野の中心に位置決めされて載置され、その状態でオー
トフォーカスが行われる。すなわち、ウエハ３の表面高
さは、ステージ上の基準マーク（図示せず）と同様にな
るようにセットされている。オートフォーカスは該ステ
ージを上下させることでウエハ３を上下動させて行な
う。この場合、-10μｍから+10μｍまでウエハ３を動か
し、その時の信号から画像信号の最大値と最小値の差を
抽出する。
【００１４】たとえば図２において ー10μｍの時のマイ
ナス側デフォーカス信号１４の最大値と最小値との差が
0.5Vであり、 +10μｍの時のプラス側デフォーカス信号
１３の最大値と最小値との差は0.7Vである。そして、こ
のような場合に、焦点が合っている場合のＣＣＤ画像信
号の最大値と最小値との差は2Vであり、この最大値と最
小値との差が最大となる2Vの位置を焦点が合ったと判断
することで、フォーカスの基準原点位置とするというオ
ートフォーカスを行えるものである。
ナス側デフォーカス信号１４の最大値と最小値との差が
0.5Vであり、 +10μｍの時のプラス側デフォーカス信号
１３の最大値と最小値との差は0.7Vである。そして、こ
のような場合に、焦点が合っている場合のＣＣＤ画像信
号の最大値と最小値との差は2Vであり、この最大値と最
小値との差が最大となる2Vの位置を焦点が合ったと判断
することで、フォーカスの基準原点位置とするというオ
ートフォーカスを行えるものである。
【００１５】ここで、このようにして最大値と最小値の
差を採る方法において、フォーカスの精度を上げる時に
は、ウエハ３の上下ステージの分解能の許す限り、細か
く抽出することにより、より精度の高いオートフォーカ
スを行なうことができるものである。
差を採る方法において、フォーカスの精度を上げる時に
は、ウエハ３の上下ステージの分解能の許す限り、細か
く抽出することにより、より精度の高いオートフォーカ
スを行なうことができるものである。
【００１６】なお、本発明は上述した実施例構造には限
定されず、測定光学系を含めた各部の形状、構造等を適
宜変形、変更し得ることは言うまでもない。
定されず、測定光学系を含めた各部の形状、構造等を適
宜変形、変更し得ることは言うまでもない。
【００１７】また、上述した実施例では、本発明を重ね
合わせ検査装置においてオートフォーカスを行なう場合
に適用した場合を説明したが、測定光学系センサとして
は、たとえば投影露光装置におけるアライメントセンサ
であってもよく、上述した実施例と同様の作用効果を得
られることは容易に理解されよう。ここで、従来の投影
露光装置においてアライメントセンサでは、図１と同様
の構成で、重ね合わせを行なっており、オートフォーカ
スの機能は付いていない。そして、この図１のような構
成の場合に、光軸がウエハ面に対して垂直となっている
ことが理想的であるが、調整が甘いと、光軸にずれを生
じる。この場合に、焦点位置からずれた状態で重ね合わ
せを行なってしまうと、オフセットが残ってしまう。ま
た、光軸がずれた状態では、焦点位置からずれが大きい
程、オフセットが大きくなってくるので、そのままの構
成で、オートフォーカスを行なうことにより、より精度
の高い重ね合わせを行なうことができる。
合わせ検査装置においてオートフォーカスを行なう場合
に適用した場合を説明したが、測定光学系センサとして
は、たとえば投影露光装置におけるアライメントセンサ
であってもよく、上述した実施例と同様の作用効果を得
られることは容易に理解されよう。ここで、従来の投影
露光装置においてアライメントセンサでは、図１と同様
の構成で、重ね合わせを行なっており、オートフォーカ
スの機能は付いていない。そして、この図１のような構
成の場合に、光軸がウエハ面に対して垂直となっている
ことが理想的であるが、調整が甘いと、光軸にずれを生
じる。この場合に、焦点位置からずれた状態で重ね合わ
せを行なってしまうと、オフセットが残ってしまう。ま
た、光軸がずれた状態では、焦点位置からずれが大きい
程、オフセットが大きくなってくるので、そのままの構
成で、オートフォーカスを行なうことにより、より精度
の高い重ね合わせを行なうことができる。
【００１８】さらに、上述した実施例では、オートフォ
ーカスを行なうにあたって、被対象物としてのウエハ３
を載せたステージを動かす場合を説明したが、本発明は
これに限定されず、たとえば対物レンズ５等を上下に動
かすように構成してもよいことは言うまでもない。そし
て、このように構成しても、上述した実施例と同様に、
オートフォーカスを行なうことが可能である。
ーカスを行なうにあたって、被対象物としてのウエハ３
を載せたステージを動かす場合を説明したが、本発明は
これに限定されず、たとえば対物レンズ５等を上下に動
かすように構成してもよいことは言うまでもない。そし
て、このように構成しても、上述した実施例と同様に、
オートフォーカスを行なうことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るオート
フォーカス機構によれば、測定光学系のセンサ（検出
器）を使用してオートフォーカスを行なうように構成し
ているので、構成部品点数を大幅に削減し、装置構成を
簡素化し、装置を安価に構成できるとともに、構成の簡
素化によって、精度の高い焦点合わせを可能とする等の
種々優れた効果がある。
フォーカス機構によれば、測定光学系のセンサ（検出
器）を使用してオートフォーカスを行なうように構成し
ているので、構成部品点数を大幅に削減し、装置構成を
簡素化し、装置を安価に構成できるとともに、構成の簡
素化によって、精度の高い焦点合わせを可能とする等の
種々優れた効果がある。
【図１】本発明に係るオートフォーカス機構を重ね合わ
せ検査装置に適用した光学系構成の一実施例を示す概略
構成図である。
せ検査装置に適用した光学系構成の一実施例を示す概略
構成図である。
【図２】図１に示した装置における重ね合わせ検査マー
クとＣＣＤ画像信号とを表す図である。
クとＣＣＤ画像信号とを表す図である。
【図３】従来の重ね合わせ検査装置の光学系構成を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
１ ＣＣＤカメラ（受光素子） ２ リレーレンズ ３ ウエハ（半導体装置；被対象物） ４ 白色光ランプ ５ 対物レンズ ６ 照明光学系レンズ ７ ハーフミラー １１ 重ね合わせ検査マーク １２ 焦点が合っている場合のＣＣＤ画像信号 １３ プラス側デフォーカス信号 １４ マイナス側デフォーカス信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 9/02 Ｈ 7818−2Ｈ 7811−2Ｋ Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｄ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 測定光学系センサを有する光学機器にお
いて、前記測定光学系センサを、フォーカス用センサと
しても用い、このセンサによる被対象物に対しての信号
のコントラストが最大となる位置を、フォーカス基準の
原点位置とするように構成したことを特徴とするオート
フォーカス機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3173673A JPH0521318A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | オートフオーカス機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3173673A JPH0521318A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | オートフオーカス機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521318A true JPH0521318A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15964982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3173673A Pending JPH0521318A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | オートフオーカス機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521318A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786131A (ja) * | 1993-09-13 | 1995-03-31 | Nikon Corp | 露光装置 |
| JP2006047922A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nikon Corp | 結像装置 |
| JP2015139797A (ja) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3173673A patent/JPH0521318A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786131A (ja) * | 1993-09-13 | 1995-03-31 | Nikon Corp | 露光装置 |
| JP2006047922A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nikon Corp | 結像装置 |
| JP2015139797A (ja) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
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