JPH05257058A - 焦点ズレ検出装置 - Google Patents
焦点ズレ検出装置Info
- Publication number
- JPH05257058A JPH05257058A JP3347110A JP34711091A JPH05257058A JP H05257058 A JPH05257058 A JP H05257058A JP 3347110 A JP3347110 A JP 3347110A JP 34711091 A JP34711091 A JP 34711091A JP H05257058 A JPH05257058 A JP H05257058A
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- mask
- light
- focus
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザマスクリペア装置に使用する焦点ズレ
検出装置において、低反射率のガラス面に対しても、ま
た、ガラスマスク面上のパターンの有無により反射率の
変化が存在し、又はたわみが存在した場合にも、これら
の影響を受けずに安定な焦点ズレ検出を可能とする。 【構成】 ＬＤ２（又は１０）から出射した光を基板面
に斜入射し、反射光を光検知器１２（又は１）で受光す
る。この焦点ズレ検出機構を複数組、加工光学系光軸に
対して、軸対称に配置し、これらの光検知器１，１２の
出力信号の総和を焦点ズレ検出信号とする。 【効果】 低反射率のガラス面でも十分な焦点ズレ検出
信号が得られ、マスクのパターン部の反射率ムラの影響
及びマスク基板のそり、たわみの影響を受けることな
く、安定な焦点ズレ量の検出が可能となる。
検出装置において、低反射率のガラス面に対しても、ま
た、ガラスマスク面上のパターンの有無により反射率の
変化が存在し、又はたわみが存在した場合にも、これら
の影響を受けずに安定な焦点ズレ検出を可能とする。 【構成】 ＬＤ２（又は１０）から出射した光を基板面
に斜入射し、反射光を光検知器１２（又は１）で受光す
る。この焦点ズレ検出機構を複数組、加工光学系光軸に
対して、軸対称に配置し、これらの光検知器１，１２の
出力信号の総和を焦点ズレ検出信号とする。 【効果】 低反射率のガラス面でも十分な焦点ズレ検出
信号が得られ、マスクのパターン部の反射率ムラの影響
及びマスク基板のそり、たわみの影響を受けることな
く、安定な焦点ズレ量の検出が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦点ズレ検出装置に関
し、特にレーザマスクリペア装置に使用するのに好適の
焦点ズレ検出装置に関する。
し、特にレーザマスクリペア装置に使用するのに好適の
焦点ズレ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザマスクリペア装置では、マスク欠
陥箇所を修正する際、レーザで照射されたスリット開口
の像を結像レンズによりマスク面に投影し、結像して加
工を行う。このときの結像レンズは一般的に顕微鏡と同
等の性能を有し、短焦点であるため、良好な加工を得る
ためには焦点合わせが不可欠となる。従来のレーザマス
クリペア装置では、焦点合わせは対物レンズを加工マス
ク面に対してＺ軸方向に駆動する方式をとる場合が多い
ため、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式で使うナイフ
エッジ法等が多かった。この方式では加工用の対物レン
ズと焦点ズレ検出用レーザの投影及び検出用レンズを共
用できるため、対物レンズをＺ方向に動かし、合焦点と
なった位置が最適加工位置となる。この方式の特徴は、
加工用光学系と、焦点ズレ検出系の光路を共用すること
ができる点で、光学系全体が簡潔な構成となる。
陥箇所を修正する際、レーザで照射されたスリット開口
の像を結像レンズによりマスク面に投影し、結像して加
工を行う。このときの結像レンズは一般的に顕微鏡と同
等の性能を有し、短焦点であるため、良好な加工を得る
ためには焦点合わせが不可欠となる。従来のレーザマス
クリペア装置では、焦点合わせは対物レンズを加工マス
ク面に対してＺ軸方向に駆動する方式をとる場合が多い
ため、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式で使うナイフ
エッジ法等が多かった。この方式では加工用の対物レン
ズと焦点ズレ検出用レーザの投影及び検出用レンズを共
用できるため、対物レンズをＺ方向に動かし、合焦点と
なった位置が最適加工位置となる。この方式の特徴は、
加工用光学系と、焦点ズレ検出系の光路を共用すること
ができる点で、光学系全体が簡潔な構成となる。
【０００３】しかしこのＴＴＬ方式では、レーザ光に対
して反射率が低いガラスマスク面等では、入射角が一般
に小さくなり、十分な反射光が得られなかったり、ガラ
スマスク裏面からの反射光を誤認識したりして、安定動
作を得にくいという欠点があった。
して反射率が低いガラスマスク面等では、入射角が一般
に小さくなり、十分な反射光が得られなかったり、ガラ
スマスク裏面からの反射光を誤認識したりして、安定動
作を得にくいという欠点があった。
【０００４】この点を改善する技術として、加工用光学
系とは独立した焦点ズレ検出用光学系を有する斜入射方
式による焦点ズレ検出方法がある。これはガラスマスク
面に対する焦点ズレ検出用レーザ入射角を大きく取り、
ガラスマスク表面からの反射率を高めた方法であり、そ
の構成の一例を図７に示す。
系とは独立した焦点ズレ検出用光学系を有する斜入射方
式による焦点ズレ検出方法がある。これはガラスマスク
面に対する焦点ズレ検出用レーザ入射角を大きく取り、
ガラスマスク表面からの反射率を高めた方法であり、そ
の構成の一例を図７に示す。
【０００５】焦点ズレ検出用レーザ４１の出力光は、投
影レンズ４２により基板４３面上に集光される。基板４
３面の集光スポットからの反射光は、集光レンズ４５に
よりスリット４６を通して光検出器４７に導かれる。レ
ーザ集光スポットが基板４３上の金属マスクパターンが
存在しないガラス面にあれば、入射角を大きくとるほど
反射率は高くなる。例えば、入射角を８０°程度にとれ
ば、反射率は４０％程度に高くなる。従って、通常のガ
ラス面であっても、十分な焦点ズレ検出信号が得られ、
良好なオートフォーカス動作が可能となる。
影レンズ４２により基板４３面上に集光される。基板４
３面の集光スポットからの反射光は、集光レンズ４５に
よりスリット４６を通して光検出器４７に導かれる。レ
ーザ集光スポットが基板４３上の金属マスクパターンが
存在しないガラス面にあれば、入射角を大きくとるほど
反射率は高くなる。例えば、入射角を８０°程度にとれ
ば、反射率は４０％程度に高くなる。従って、通常のガ
ラス面であっても、十分な焦点ズレ検出信号が得られ、
良好なオートフォーカス動作が可能となる。
【０００６】焦点位置ズレ信号の作り方としては、分割
ディテクタとナイフエッジとの組み合わせを使う方法、
及びレーザの入射角をわずかに周期変化させ、スリット
４６を通過する光量変化を同期検波する方法等がある。
ディテクタとナイフエッジとの組み合わせを使う方法、
及びレーザの入射角をわずかに周期変化させ、スリット
４６を通過する光量変化を同期検波する方法等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の斜入射方式による焦点位置ズレ検出技術では、ＴＴ
Ｌ方式に比べてガラスマスク表面からの反射光強度を高
めることはできるものの、大型ガラスマスク等に対する
オートフォーカス機能において、次のような欠点があ
る。
来の斜入射方式による焦点位置ズレ検出技術では、ＴＴ
Ｌ方式に比べてガラスマスク表面からの反射光強度を高
めることはできるものの、大型ガラスマスク等に対する
オートフォーカス機能において、次のような欠点があ
る。
【０００８】即ち、大型マスクではレーザリペア装置に
装着したときに、中心部が自重でたわんだり、マスク基
板自体が歪んでいたりして、基板面の法線方向が局所的
に変化することがある。このため、合焦点位置でも焦点
ズレ検出用レーザ光の反射方向が場所により異なり、焦
点位置ズレとして検出されてしまうという問題点があっ
た。
装着したときに、中心部が自重でたわんだり、マスク基
板自体が歪んでいたりして、基板面の法線方向が局所的
に変化することがある。このため、合焦点位置でも焦点
ズレ検出用レーザ光の反射方向が場所により異なり、焦
点位置ズレとして検出されてしまうという問題点があっ
た。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、基板面のたわみ及び反射率が異なるマスク
パターンの影響を回避して、基板の状態に拘らず、安定
して焦点ズレを検出することができる焦点ズレ検出装置
を提供することを目的とする。
のであって、基板面のたわみ及び反射率が異なるマスク
パターンの影響を回避して、基板の状態に拘らず、安定
して焦点ズレを検出することができる焦点ズレ検出装置
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る焦点ズレ検
出装置は、対象基板面にレーザ光を斜入射集光する入射
集光手段と、前記基板面からの反射光量を検出する光検
出手段とを有し、反射光の受光量変化から焦点位置ズレ
を検出する焦点ズレ検出装置において、前記入射集光手
段と前記光検出手段との組合わせを複数組備え、各組の
入射集光手段及び光検出手段を対象とする焦点合わせ位
置を通る加工光学系光軸に関して軸対称に配置したこと
を特徴とする。
出装置は、対象基板面にレーザ光を斜入射集光する入射
集光手段と、前記基板面からの反射光量を検出する光検
出手段とを有し、反射光の受光量変化から焦点位置ズレ
を検出する焦点ズレ検出装置において、前記入射集光手
段と前記光検出手段との組合わせを複数組備え、各組の
入射集光手段及び光検出手段を対象とする焦点合わせ位
置を通る加工光学系光軸に関して軸対称に配置したこと
を特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明においては、複数個の光検出手段からの
検出信号の和信号を焦点ズレ検出信号とする。そうする
と、焦点ズレがない状態、即ち合焦点の場合には、前記
和信号は０になる。一方、焦点ズレが存在した場合に
は、この和信号が０とならず、これにより焦点ズレを検
出することができる。
検出信号の和信号を焦点ズレ検出信号とする。そうする
と、焦点ズレがない状態、即ち合焦点の場合には、前記
和信号は０になる。一方、焦点ズレが存在した場合に
は、この和信号が０とならず、これにより焦点ズレを検
出することができる。
【００１２】一方、基板のたわみ又は反射率が異なるマ
スクパターンの影響等が存在する場合にも、前記和信号
は、０のままである。従って、これらの要因で、焦点ズ
レと誤って検出されてしまうことがない。
スクパターンの影響等が存在する場合にも、前記和信号
は、０のままである。従って、これらの要因で、焦点ズ
レと誤って検出されてしまうことがない。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１４】図１は本発明の実施例に係る焦点ズレ検出
装置を示す模式図である。図１は４組の焦点ズレ検出機
構から構成される実施例であるが、紙面に直交する方向
に展開する２組については図示を省略している。
装置を示す模式図である。図１は４組の焦点ズレ検出機
構から構成される実施例であるが、紙面に直交する方向
に展開する２組については図示を省略している。
【００１５】ＸＹＺステージ７上に、基板６が取り付け
られ、加工用レンズ１３がその光軸が基板６のレーザ集
光スポットを通るようにして配置されている。そして、
ステージ７上に、４組の焦点ズレ検出機構が配置されて
いる。第１の組はＬＤ（レーザダイオード）２、ハーフ
ミラー３、ミラー４、投影レンズ５，８、ミラー９、ハ
ーフミラー１１、光検知器１２で構成される組であり、
第２の組はＬＤ１０，ハーフミラー１１、ミラー９、投
影レンズ８，５，ミラー４、ハーフミラー３、光検知器
１で構成される組である。残りの２組は、紙面に垂直
に、即ち、ＬＤ２，１０の対向方向に直交する方向に構
成される。なお、各組の光検知器１，１２としては、２
分割ディテクタが便宜であるが、ビームを振動走査し、
同期検波するもの、又はナイフエッジによるものなどの
他の焦点ズレ検出方式の検知器も使用できる。
られ、加工用レンズ１３がその光軸が基板６のレーザ集
光スポットを通るようにして配置されている。そして、
ステージ７上に、４組の焦点ズレ検出機構が配置されて
いる。第１の組はＬＤ（レーザダイオード）２、ハーフ
ミラー３、ミラー４、投影レンズ５，８、ミラー９、ハ
ーフミラー１１、光検知器１２で構成される組であり、
第２の組はＬＤ１０，ハーフミラー１１、ミラー９、投
影レンズ８，５，ミラー４、ハーフミラー３、光検知器
１で構成される組である。残りの２組は、紙面に垂直
に、即ち、ＬＤ２，１０の対向方向に直交する方向に構
成される。なお、各組の光検知器１，１２としては、２
分割ディテクタが便宜であるが、ビームを振動走査し、
同期検波するもの、又はナイフエッジによるものなどの
他の焦点ズレ検出方式の検知器も使用できる。
【００１６】図２乃至５は、図１に示す実施例の焦点ズ
レ検出装置を上方から見た場合の各２分割ディテクタ面
上の反射レーザ光スポットを模式的に示す。図２乃至４
は、加工面に対する法線方向と、加工光学系の光軸方向
とが一致している場合のスポットのふるまいを表し、図
５は加工面がｙ軸の回りにわずか傾いている場合のふる
まいを表している。
レ検出装置を上方から見た場合の各２分割ディテクタ面
上の反射レーザ光スポットを模式的に示す。図２乃至４
は、加工面に対する法線方向と、加工光学系の光軸方向
とが一致している場合のスポットのふるまいを表し、図
５は加工面がｙ軸の回りにわずか傾いている場合のふる
まいを表している。
【００１７】図２は合焦点状態を表す。この場合、各２
分割ディテクタには基板面で反射されたレーザ光が均等
に入り、各ディテクタの誤差信号Ａｎ−Ｂｎ（ｎ＝１，
２，３，４）はいずれも０となり、最終的な誤差信号の
和Σn（Ａｎ−Ｂｎ）も０となる。図３は図２の状態か
ら基板が上（又は下）に変位した状態、図４は図２の状
態から下（又は上）に変位した状態である。この場合
は、各２分割ディテクタに入るレーザスポットの光量に
差が出て、変位に比例した最終的な誤差信号Σn（Ａｎ
−Ｂｎ）が発生する。なお、図３と、図４とでは信号の
符号は反対となる。次に、図５に示すように、大型ガラ
スマスクの修正の場合のように、たわみなどに起因し
て、基板法線方向が加工光学系光軸からズレた場合につ
いて説明する。図５では説明の簡単のため、特殊な例で
はあるが、加工面がｙ軸を回転軸とするような傾きを持
つ場合を想定している。
分割ディテクタには基板面で反射されたレーザ光が均等
に入り、各ディテクタの誤差信号Ａｎ−Ｂｎ（ｎ＝１，
２，３，４）はいずれも０となり、最終的な誤差信号の
和Σn（Ａｎ−Ｂｎ）も０となる。図３は図２の状態か
ら基板が上（又は下）に変位した状態、図４は図２の状
態から下（又は上）に変位した状態である。この場合
は、各２分割ディテクタに入るレーザスポットの光量に
差が出て、変位に比例した最終的な誤差信号Σn（Ａｎ
−Ｂｎ）が発生する。なお、図３と、図４とでは信号の
符号は反対となる。次に、図５に示すように、大型ガラ
スマスクの修正の場合のように、たわみなどに起因し
て、基板法線方向が加工光学系光軸からズレた場合につ
いて説明する。図５では説明の簡単のため、特殊な例で
はあるが、加工面がｙ軸を回転軸とするような傾きを持
つ場合を想定している。
【００１８】この場合、ｙ軸方向の傾きを持たないか
ら、第３及び第４の２分割ディテクタ信号出力に差はな
い（Ａ３＝Ｂ３，Ａ４＝Ｂ４）。一方、第１及び第２の
２分割ディテクタの出力信号は合焦点であるにも拘ら
ず、基板反射面の傾きによって信号差が生じている。図
５の場合、Ａ１＜Ｂ１，Ａ２＞Ｂ２である。しかし、第
１及び第２の２分割ディテクタの差出力信号の和をとれ
ば、基板の傾きに依存した差信号をキャンセルすること
ができる。即ち、基板が傾いていた場合でも信号出力Σ
n（Ａｎ−Ｂｎ）は合焦点では０となり、基板の傾きの
影響を除くことができる。
ら、第３及び第４の２分割ディテクタ信号出力に差はな
い（Ａ３＝Ｂ３，Ａ４＝Ｂ４）。一方、第１及び第２の
２分割ディテクタの出力信号は合焦点であるにも拘ら
ず、基板反射面の傾きによって信号差が生じている。図
５の場合、Ａ１＜Ｂ１，Ａ２＞Ｂ２である。しかし、第
１及び第２の２分割ディテクタの差出力信号の和をとれ
ば、基板の傾きに依存した差信号をキャンセルすること
ができる。即ち、基板が傾いていた場合でも信号出力Σ
n（Ａｎ−Ｂｎ）は合焦点では０となり、基板の傾きの
影響を除くことができる。
【００１９】以上、本実施例において、基板の傾きをキ
ャンセルできる作用について説明したが、基板上に集光
された焦点ズレ検出用レーザ光のスポット内で反射率分
布が存在する場合、例えば、マスクパターンがスポット
内で存在する場合にも、パターンの影響をキャンセルで
きる。
ャンセルできる作用について説明したが、基板上に集光
された焦点ズレ検出用レーザ光のスポット内で反射率分
布が存在する場合、例えば、マスクパターンがスポット
内で存在する場合にも、パターンの影響をキャンセルで
きる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例について、図
６を参照して説明する。この第２の実施例が図１に示す
第１の実施例と異なる点は、各焦点ズレ検出機構が互い
に独立した光路を持つ点であり、これに対し、第１の実
施例では、前述の如く、対称な位置にある各焦点ズレ検
出機構が一部光路を共有している。この図６に示す第２
の実施例の構成の特徴は、ハーフミラー３，１１を使っ
ていないため、反射した全光量を利用できる。このた
め、図１の構成に比して入射角を小さく取ることができ
ると共に、例えば奇数組の配置が可能となる。
６を参照して説明する。この第２の実施例が図１に示す
第１の実施例と異なる点は、各焦点ズレ検出機構が互い
に独立した光路を持つ点であり、これに対し、第１の実
施例では、前述の如く、対称な位置にある各焦点ズレ検
出機構が一部光路を共有している。この図６に示す第２
の実施例の構成の特徴は、ハーフミラー３，１１を使っ
ていないため、反射した全光量を利用できる。このた
め、図１の構成に比して入射角を小さく取ることができ
ると共に、例えば奇数組の配置が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による焦点
ズレ検出位置においては、斜入射方式の焦点ズレ検出機
構を複数台持ち、これらを加工光学系光軸に関して軸対
称に配置し、検出信号の総和を最終的な位置ズレ信号と
したから、ガラスマスクのような透明基板表面からの焦
点検出用レーザ光の反射強度を高め、且つ、基板面のた
わみ及び反射率が異なるマスクパターンの影響を除外で
きるので、本発明は基板に依存せず、安定な焦点ズレ検
出を行うことができるという効果を有する。
ズレ検出位置においては、斜入射方式の焦点ズレ検出機
構を複数台持ち、これらを加工光学系光軸に関して軸対
称に配置し、検出信号の総和を最終的な位置ズレ信号と
したから、ガラスマスクのような透明基板表面からの焦
点検出用レーザ光の反射強度を高め、且つ、基板面のた
わみ及び反射率が異なるマスクパターンの影響を除外で
きるので、本発明は基板に依存せず、安定な焦点ズレ検
出を行うことができるという効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例に係る焦点ズレ検出装置
の構成を示す模式図である。
の構成を示す模式図である。
【図２】本実施例において、合焦点の場合のレーザスポ
ット形状を示す模式図である。
ット形状を示す模式図である。
【図３】本実施例において、焦点ズレがある場合のレー
ザスポット形状を示す模式図である。
ザスポット形状を示す模式図である。
【図４】本実施例において、同じく焦点ズレがある場合
のレーザスポット形状を示す模式図である。
のレーザスポット形状を示す模式図である。
【図５】本実施例において、合焦点ではあるが、加工面
が傾いている場合のレーザスポット形状を示す模式図で
ある。
が傾いている場合のレーザスポット形状を示す模式図で
ある。
【図６】本発明の第２の実施例に係る焦点ズレ検出装置
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図７】従来の焦点ズレ検出装置を示す模式図である。
１，１２；光検知器 ３，１１；ハーフミラー ４，９；ミラー ５，８；投影レンズ ６；基板 ７；ＸＹＺステージ １３；加工用レンズ
───────────────────────────────────────────────────── 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 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ３１１ Ｎ
Claims (2)
- 【請求項１】 対象基板面にレーザ光を斜入射集光する
入射集光手段と、前記基板面からの反射光量を検出する
光検出手段とを有し、反射光の受光量変化から焦点位置
ズレを検出する焦点ズレ検出装置において、前記入射集
光手段と前記光検出手段との組合わせを複数組備え、各
組の入射集光手段及び光検出手段を対象とする焦点合わ
せ位置を通る加工光学系光軸に関して軸対称に配置した
ことを特徴とする焦点ズレ検出装置。 - 【請求項２】 複数個の光検出手段からの検出信号の和
信号を焦点ズレ検出信号とし、加工光学系光軸と対象加
工面法線とのズレを補正することを特徴とする請求項１
に記載の焦点ズレ検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347110A JPH05257058A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 焦点ズレ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347110A JPH05257058A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 焦点ズレ検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05257058A true JPH05257058A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=18387983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3347110A Pending JPH05257058A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 焦点ズレ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05257058A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7528966B2 (en) | 2007-01-10 | 2009-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detection apparatus and exposure apparatus |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3347110A patent/JPH05257058A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7528966B2 (en) | 2007-01-10 | 2009-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detection apparatus and exposure apparatus |
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