JPH07201721A - Focussing device - Google Patents

Focussing device

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JPH07201721A
JPH07201721A JP5353458A JP35345893A JPH07201721A JP H07201721 A JPH07201721 A JP H07201721A JP 5353458 A JP5353458 A JP 5353458A JP 35345893 A JP35345893 A JP 35345893A JP H07201721 A JPH07201721 A JP H07201721A
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JP
Japan
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light
slit
detected
slits
optical system
Prior art date
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Pending
Application number
JP5353458A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Tanaka
康明 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH07201721A publication Critical patent/JPH07201721A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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

PURPOSE:To avoid the erroneous detection by a method wherein adjacent two out of counter light slit images formed on a photodetecting slit are composed not to be in parallel with one another. CONSTITUTION:When a detected surface 1 is notably slipped out of the focussed surface of a projection optical system 2 so that counter light slit images 5a' and 5b' may be resultantly intersected with adjacent slits 8b and 8c without overlapping with corresponding slits 8a, and 8b, the light quantity of the counter light slit images 5a' and 5b' respectively passing through the slits 8b and 8c is to be extremely small. Furthermore, even if the counter light slit images 5a' and 5b' are shifted in the vertical direction by the actions of a vibrator or the vertical movement of the detecting surface 1, the light quantity to be detected is almost constant resultantly the S curve signal wave form by synchronized detection can not be taken. Through these procedures, any erroneous detection can be avoided without fail.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は焦点合わせ装置に関し、
特にICや液晶基板、もしくは薄膜磁気ヘッド等の製造
に使用される投影露光装置における基板の焦点合わせ装
置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a focusing device,
In particular, the present invention relates to a substrate focusing device in a projection exposure apparatus used for manufacturing ICs, liquid crystal substrates, thin film magnetic heads, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスク上の回路パターンをたとえばウエ
ハ等の感光基板上に投影光学系を介して転写する投影露
光装置に適用される従来の焦点合わせ装置では、たとえ
ば送光スリットからの光を送光光学系を介して、たとえ
ばウエハのような被検査面の被検出面に斜めから照射
し、被検出面上においてスリット像を形成する。スリッ
ト像からの光(被検出面からの反射光)は、受光光学系
を介して受光スリット上に結像し、受光スリット上に送
光スリット像を形成する。受光スリットを通過した送光
スリット像の光は、受光手段によって受光される。受光
手段は、受光した光量に応じた信号を出力する。制御系
は、この信号に基づいて被検出面の位置を検出し、焦点
合わせを行う。
2. Description of the Related Art In a conventional focusing apparatus applied to a projection exposure apparatus for transferring a circuit pattern on a mask onto a photosensitive substrate such as a wafer through a projection optical system, for example, light from a light sending slit is sent. Through a light optical system, a surface to be detected such as a wafer is obliquely irradiated and a slit image is formed on the surface to be detected. The light from the slit image (reflected light from the surface to be detected) is imaged on the light receiving slit via the light receiving optical system to form a light transmitting slit image on the light receiving slit. The light of the sending slit image that has passed through the light receiving slit is received by the light receiving means. The light receiving means outputs a signal according to the amount of received light. The control system detects the position of the detected surface based on this signal and performs focusing.

【0003】受光スリット上に形成される送光スリット
像は、投影光学系に対するウエハ面(被検出面)の位置
変位(上下動)により、受光スリット上で所定方向に移
動する。そして、投影光学系の合焦面と被検出面とがほ
ぼ一致したときに、受光スリットと受光スリット上に形
成された送光スリット像とがほぼ一致するように構成さ
れている。こうして、受光スリットを介して受光手段で
受光した光量に基づいて被検出面の焦点合わせを行う。
The light-sending slit image formed on the light-receiving slit moves in a predetermined direction on the light-receiving slit due to positional displacement (vertical movement) of the wafer surface (detected surface) with respect to the projection optical system. The light receiving slit and the light transmitting slit image formed on the light receiving slit substantially match when the focused surface of the projection optical system and the detected surface substantially match. In this way, the detection target surface is focused on the basis of the amount of light received by the light receiving means via the light receiving slit.

【0004】また、被検出面内の複数箇所に検出点を有
する場合、各検出点にそれぞれ形成されるスリット像に
対応する複数のスリットを有する送光スリットと受光ス
リットとを備えている。受光スリットの各スリットは、
送光スリットの各スリットに対応している。そして、各
検出点について投影光学系の合焦面と被検出面とがほぼ
一致したときに、受光スリット上に形成された各送光ス
リット像と受光スリットの各スリットとがほぼ一致する
ように構成されている。こうして、受光スリットの各ス
リットを介して各スリットに対応する受光手段で受光し
た各光量(各光量に応じた各出力信号)に基づいて被検
出面の焦点合わせを行う。
When detecting points are provided at a plurality of points on the surface to be detected, a light transmitting slit and a light receiving slit having a plurality of slits corresponding to slit images formed at the respective detecting points are provided. Each slit of the light receiving slit is
It corresponds to each slit of the light sending slit. Then, when the in-focus surface of the projection optical system and the surface to be detected are substantially coincident with respect to each detection point, each light-transmitting slit image formed on the light-receiving slit and each slit of the light-receiving slit are substantially coincident with each other. It is configured. In this way, the detection target surface is focused based on each light amount (each output signal corresponding to each light amount) received by the light receiving means corresponding to each slit via each slit of the light receiving slit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の焦
点合わせ装置では、図5に示すように、受光スリットに
形成された2つのスリット16aおよび16bは互いに
平行に形成され、対応する2つの送光スリット像15
a′および15b′も受光スリット上において互いに平
行に形成されていた。そして、被検出面の上下動により
送光スリット像15a′および15b′は図中上下方向
に移動し、被検出面が投影光学系の合焦面とほぼ一致し
たとき、送光スリット像15a′および15b′とスリ
ット16aおよび16bとがそれぞれほぼ一致するよう
に構成されていた。すなわち、スリット16aおよび1
6bを像の移動方向に平行移動した位置に送光スリット
像15a′および15b′が形成されるようになってい
た。
In the conventional focusing device as described above, as shown in FIG. 5, the two slits 16a and 16b formed in the light receiving slit are formed in parallel with each other, and the two corresponding slits are formed. Transmitting slit image 15
A'and 15b 'were also formed parallel to each other on the light receiving slit. The light-sending slit images 15a 'and 15b' move vertically due to the vertical movement of the surface to be detected, and when the surface to be detected is substantially coincident with the focusing surface of the projection optical system, the light-sending slit image 15a 'is formed. And 15b 'and the slits 16a and 16b are substantially aligned with each other. That is, the slits 16a and 1
The light-sending slit images 15a 'and 15b' are formed at positions parallel to the moving direction of the image 6b.

【0006】ところが、被検出面の位置が投影光学系の
合焦面から大きくずれた場合、受光スリット上における
送光スリット像の移動量も大きくなる。このため、図5
に示すように、本来スリット16aに対応すべき送光ス
リット像15a′が、隣接するスリット16bと重なっ
てしまうことがある。この場合、被検出面の位置が投影
光学系の合焦面から大きくずれているにもかかわらず、
スリット16bに対応する受光手段は送光スリット像1
5b′とスリット16bとがほぼ一致したときと同様の
信号を出力する。したがって、送光スリット像15a′
がスリット16bに一致する被検出面の位置をあたかも
投影光学系の合焦面であるかのように誤検出してしまう
という不都合があった(たとえばスリット16aに対応
する受光手段からの信号が使えなかった場合は、スリッ
ト16bに対応する受光手段からの信号に基づいて焦点
合わせを行うのでこのような誤検出が考えられる)。
However, when the position of the surface to be detected is largely displaced from the focusing surface of the projection optical system, the amount of movement of the light-sending slit image on the light-receiving slit also becomes large. Therefore, in FIG.
As shown in FIG. 3, the light-transmitting slit image 15a 'that should originally correspond to the slit 16a may overlap the adjacent slit 16b. In this case, although the position of the detected surface is largely displaced from the focusing surface of the projection optical system,
The light receiving means corresponding to the slit 16b is the light transmitting slit image 1
The same signal as when 5b 'and the slit 16b substantially match is output. Therefore, the light transmission slit image 15a '
Erroneously detects the position of the surface to be detected that coincides with the slit 16b as if it were the in-focus surface of the projection optical system (for example, a signal from the light receiving means corresponding to the slit 16a can be used. If it does not exist, such erroneous detection is possible because focusing is performed based on the signal from the light receiving means corresponding to the slit 16b).

【0007】このような誤検出を回避するために、隣接
するスリット間の距離を大きくすることが考えられる。
しかしながら、単純に隣接するスリット間の距離を大き
くすることは、検出点の距離を大きくすることに他なら
ない。その結果、被検出面の所望の位置に検出点を設定
することができなくなってしまうという不都合があっ
た。本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであ
り、検出点の間隔を広げることなく上述の誤検出を回避
することのできる焦点合わせ装置を提供することを目的
とする。
In order to avoid such erroneous detection, it can be considered to increase the distance between adjacent slits.
However, simply increasing the distance between the adjacent slits is nothing but increasing the distance between the detection points. As a result, there is an inconvenience that the detection point cannot be set at a desired position on the surface to be detected. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a focusing device capable of avoiding the above-described erroneous detection without widening the interval between detection points.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、被検出面上に斜めから光を入射
させて前記被検出面上に複数のスリット状の像を形成す
るための送光手段と、複数のスリットを有する受光スリ
ットと、前記複数のスリット状の像からの光を前記受光
スリット上に結像させるための受光光学系と、前記受光
スリットの各スリットを通過した光を受光するための受
光素子とを備え、該受光素子で受光した光量の変化に基
づいて対物光学系に対する前記被検出面の焦点合わせを
行う焦点合わせ装置において、前記受光スリット上に形
成される複数のスリット状の像のうち隣接する2つの像
は、互いに平行ではないことを特徴とする焦点合わせ装
置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a plurality of slit-shaped images are formed on the surface to be detected by making light obliquely incident on the surface to be detected. Of the light-transmitting means, a light-receiving slit having a plurality of slits, a light-receiving optical system for forming light from the plurality of slit-shaped images on the light-receiving slit, and each of the light-receiving slits. A light receiving element for receiving light, which is formed on the light receiving slit in a focusing device for focusing the detected surface with respect to the objective optical system based on a change in the amount of light received by the light receiving element. The two adjacent images of the plurality of slit-shaped images are not parallel to each other, providing a focusing device.

【0009】好ましい態様によれば、前記送光手段は、
光源と、前記受光スリットの複数のスリットに対応して
形成された複数のスリットを有する送光スリットと、前
記光源からの光を前記送光スリットを介して前記被検出
面上に結像させるための送光光学系とを備えている。そ
して、前記受光スリット上に形成される複数のスリット
状の像のうち隣接する2つの像は、前記対物光学系に対
する前記被検出面の変位による前記受光スリット上の像
の移動方向に対してほぼ同じ角度をなし且つ互いに逆向
きを有するのが好ましい。
According to a preferred embodiment, the light transmitting means is
A light source, a light-sending slit having a plurality of slits formed corresponding to the plurality of light-receiving slits, and an image of the light from the light source on the detection surface via the light-sending slit. And a light transmitting optical system. Then, two adjacent images among the plurality of slit-shaped images formed on the light receiving slit are almost in the moving direction of the image on the light receiving slit due to the displacement of the detected surface with respect to the objective optical system. It is preferable to have the same angle and opposite directions.

【0010】[0010]

【作用】本発明の焦点合わせ装置では、受光スリット上
に形成される複数の送光スリット像のうち隣接する2つ
の像が互いに平行ではないように構成されている。換言
すれば、隣接する2つの像が互いにある程度の角度をな
すように構成されている。その結果、被検出面の変位に
起因して送光スリット像が受光スリット上において大き
く平行移動したとしても、各送光スリット像が隣接する
送光スリット像に対応すべきスリットと一致することは
なく、部分的に重なるだけである。すなわち、被検出面
が所定の位置たとえば投影光学系の合焦面の位置にある
場合を除き、各送光スリット像が対応すべきスリットと
一致することはない。こうして、各送光スリット像が隣
接する送光スリット像に対応すべきスリットと一致する
ことによる従来の誤検出を確実に回避することができ
る。
In the focusing device of the present invention, the two adjacent images of the plurality of light-transmitting slit images formed on the light-receiving slit are not parallel to each other. In other words, two adjacent images are formed so as to form an angle with each other. As a result, even if the light-transmitting slit image is largely translated on the light-receiving slit due to the displacement of the surface to be detected, each light-transmitting slit image does not match the slit that should correspond to the adjacent light-transmitting slit image. Instead, they only partially overlap. That is, unless the detected surface is at a predetermined position, for example, the position of the focusing surface of the projection optical system, each light-transmitting slit image does not coincide with the corresponding slit. In this way, it is possible to reliably avoid the conventional erroneous detection due to the fact that each light-transmitting slit image coincides with the slit that should correspond to the adjacent light-transmitting slit image.

【0011】具体的には、被検出面の上下動により受光
スリット上において送光スリット像が移動する方向に対
してほぼ45°の角度をなし且つ隣接する2つのスリッ
ト像の間において逆向きになるように、全体としてジク
ザク状に複数の送光スリット像が形成されるのが好まし
い。この場合、受光スリットに形成される複数のスリッ
トも全体としてジクザク状に形成され、被検出面が前記
合焦面と一致したときだけ、各送光スリット像が対応す
べきスリットと一致する。一方、被検出面が前記合焦面
から大きく位置ずれした場合、各送光スリット像が隣接
する送光スリット像に対応すべきスリットとは互いに直
交するように重なるので、各スリットを通過する光量は
最小限になる。その結果、従来の誤検出を確実に回避す
ることができる。
Specifically, the vertical movement of the surface to be detected forms an angle of approximately 45 ° with respect to the direction in which the light-sending slit image moves on the light-receiving slit, and the two slit images adjacent to each other face in opposite directions. Therefore, it is preferable that a plurality of light-transmitting slit images are formed in a zigzag shape as a whole. In this case, the plurality of slits formed in the light-receiving slit are also formed in a zigzag shape as a whole, and each light-transmitting slit image coincides with the corresponding slit only when the detected surface coincides with the in-focus surface. On the other hand, when the detected surface is largely displaced from the in-focus surface, each light-transmitting slit image overlaps with the slits that should correspond to the adjacent light-transmitting slit images so as to be orthogonal to each other, and therefore the amount of light passing through each slit. Will be minimal. As a result, the conventional erroneous detection can be reliably avoided.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の実施例にかかる焦点合わせ装置
の構成を模式的に説明する図である。図1の焦点合わせ
装置は、光源3を備えている。光源3を発した光はコン
デンサレンズ4によって平行光になり、送光スリット面
5に入射する。図2に示すように、送光スリット面5に
は3つのスリット5a、5bおよび5cが形成されてい
る。各スリットは、互いに直角をなすように全体的にジ
グザク状に形成されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a focusing device according to an embodiment of the present invention. The focusing device of FIG. 1 comprises a light source 3. The light emitted from the light source 3 is collimated by the condenser lens 4 and is incident on the light transmitting slit surface 5. As shown in FIG. 2, three slits 5a, 5b and 5c are formed on the light transmitting slit surface 5. Each slit is formed in a zigzag shape so as to form a right angle with each other.

【0013】送光スリット面5の各スリット5a、5b
および5cを通過した光は、送光光学系6を介してたと
えばウエハWの表面(被検出面)1上に結像する。こう
して、被検出面1上には、各スリット5a、5bおよび
5cに対応して全体的にジグザク状の3つのスリット像
が形成される。被検出面1上に形成される各スリット像
の中心位置が検出点に相当する。このように、送光スリ
ット面5は、送光光学系6を介して被検出面1とほぼ共
役な面内に位置決めされている。
Each slit 5a, 5b of the light transmitting slit surface 5
The light having passed 5 and 5c forms an image on, for example, the surface (detection surface) 1 of the wafer W via the light transmission optical system 6. Thus, three zigzag slit images corresponding to the slits 5a, 5b and 5c are formed on the detected surface 1. The center position of each slit image formed on the detected surface 1 corresponds to the detection point. In this way, the light-sending slit surface 5 is positioned in the plane substantially conjugate with the detected surface 1 via the light-sending optical system 6.

【0014】被検出面1上で反射した光は、受光光学系
7を介して受光スリット面8上に結像する。このよう
に、受光スリット面8は、受光光学系7を介して被検出
面1とほぼ共役な面内に位置決めされている。図3に示
すように、受光スリット面8には、送光スリット面5に
形成された3つのスリット5a、5bおよび5cにそれ
ぞれ対応して3つのスリット8a、8bおよび8cが形
成されている。また、受光スリット面8上には、3つの
スリット5a、5bおよび5cにそれぞれ対応した3つ
の送光スリット像5a′、5b′および5c′が形成さ
れる。そして、送光スリット像5a′の形状と受光スリ
ット面8上のスリット5aとはほぼ同一形状である。同
様に、スリット像5b′および5c′とスリット5bお
よび5cとはほぼ同一形状である。このように、送光ス
リット像と受光スリットとをほぼ同一形状とすること
で、検査精度を向上させている。
The light reflected on the surface to be detected 1 forms an image on the light receiving slit surface 8 via the light receiving optical system 7. In this way, the light receiving slit surface 8 is positioned in the plane substantially conjugate with the detected surface 1 via the light receiving optical system 7. As shown in FIG. 3, the light receiving slit surface 8 is provided with three slits 8a, 8b and 8c corresponding to the three slits 5a, 5b and 5c formed on the light transmitting slit surface 5, respectively. Further, on the light receiving slit surface 8, three light transmitting slit images 5a ', 5b' and 5c 'respectively corresponding to the three slits 5a, 5b and 5c are formed. The shape of the light-transmitting slit image 5a 'and the slit 5a on the light-receiving slit surface 8 are substantially the same. Similarly, the slit images 5b 'and 5c' and the slits 5b and 5c have substantially the same shape. In this way, by making the light-transmitting slit image and the light-receiving slit have substantially the same shape, the inspection accuracy is improved.

【0015】なお、被検出面1は、投影光学系の光軸に
沿って投影光学系に近づく方向と、遠ざかる方向とに移
動し得る。このため、被検出面1がマスク16に形成さ
れたパターンをウエハW上に結像する投影光学系2の光
軸方向に移動すると、受光スリット面8上に形成される
送光スリット像5a′、5b′および5c′は、図3に
おいて図中上下方向に平行移動する。なお、受光スリッ
ト面8に形成された3つのスリット8a、8bおよび8
cは、前記スリット像の移動方向を示す像移動方向L1
とそれぞれ角度θをなし且つ隣接する2つのスリット間
で互いに逆向きになるように、全体としてジグザク状に
配列されている。
The surface 1 to be detected can move along the optical axis of the projection optical system in a direction approaching the projection optical system and a direction away from the projection optical system. Therefore, when the surface to be detected 1 is moved in the optical axis direction of the projection optical system 2 for forming the pattern formed on the mask 16 on the wafer W, the light transmitting slit image 5a ′ formed on the light receiving slit surface 8 is formed. 5b 'and 5c' translate in the vertical direction in FIG. The three slits 8a, 8b and 8 formed on the light receiving slit surface 8
c is an image moving direction L1 indicating the moving direction of the slit image.
Are arranged in a zigzag shape as a whole so as to form an angle θ with each other and to be opposite to each other between two adjacent slits.

【0016】送光スリット像が図中上下に移動するた
め、受光スリットと送光スリット像との相対位置変化に
おける対称性を考えて、角度θをほぼ等しく本実施例で
はθ=45°とする。また、角度θをほぼ45°とする
別の理由を以下に説明する。被検出面1上には、直交す
る2方向に周期性を有するパターンが存在する場合があ
る。そこで、このパターンからの影響を防止するため、
各周期方向に対してスリット像の長手方向がほぼ45°
傾くように送光スリット像を形成し、これに対応して受
光スリットを定めるのがよい。したがって、角度θは4
5度であるのが好ましい。
Since the light-sending slit image moves up and down in the figure, the angle θ is set substantially equal to θ = 45 ° in this embodiment in consideration of the symmetry in the relative position change between the light-receiving slit and the light-sending slit image. . Another reason for setting the angle θ to about 45 ° will be described below. There may be a pattern having periodicity in two orthogonal directions on the detected surface 1. Therefore, in order to prevent the influence from this pattern,
The longitudinal direction of the slit image is approximately 45 ° with respect to each cycle direction.
It is preferable that the light-transmitting slit image is formed so as to be inclined and the light-receiving slit is determined correspondingly. Therefore, the angle θ is 4
It is preferably 5 degrees.

【0017】一方、前述のように送光スリット像と受光
スリットとは同一形状なので、受光スリット面8上に形
成される送光スリット像5a′、5b′および5c′の
形状はスリット8a、8bおよび8cを像移動方向L1
に沿って平行移動した形状とほぼ一致している。そし
て、被検出面1が投影光学系2の合焦面とほぼ一致した
ときに、送光スリット像5a′、5b′および5c′が
それぞれ対応するスリット8a、8bおよび8cとほぼ
一致するように、受光光学系のハービングガラス(不図
示)を回転させることにより、光学系が(合焦面に対し
て焦点合わせ装置が)校正(キャリブレーション)され
ている。なお、受光光学系7には、振動子を有する振動
ミラー9が設けられている。振動子駆動回路11によっ
てこの振動ミラー9を振動させることにより、送光スリ
ット5a′、5b′および5c′は受光スリット面8上
において像移動方向L1と同じ方向にスリット幅の1倍
から2倍の一定振幅で振動する。
On the other hand, since the light-transmitting slit image and the light-receiving slit have the same shape as described above, the light-transmitting slit images 5a ', 5b' and 5c 'formed on the light-receiving slit surface 8 have slits 8a, 8b. And 8c in the image movement direction L1
It is almost the same as the shape translated along. Then, when the detected surface 1 substantially coincides with the focusing surface of the projection optical system 2, the light-transmitting slit images 5a ', 5b' and 5c 'substantially coincide with the corresponding slits 8a, 8b and 8c, respectively. The optical system (the focusing device with respect to the in-focus surface) is calibrated by rotating a herbing glass (not shown) of the light receiving optical system. The light receiving optical system 7 is provided with a vibrating mirror 9 having a vibrator. By vibrating the vibrating mirror 9 by the oscillator driving circuit 11, the light-sending slits 5a ′, 5b ′ and 5c ′ are in the same direction as the image moving direction L1 on the light-receiving slit surface 8 and are 1 to 2 times the slit width. Vibrates with a constant amplitude of.

【0018】受光スリット面8の各スリット8a、8b
および8cを通過した光は、それぞれフォトセンサ10
a、10bおよび10cにより受光され光量に応じた電
気信号に光電変換される。フォトセンサ10a、10b
および10cが出力する信号は、振動子駆動回路11か
らの振動子駆動信号にしたがってそれぞれ信号処理回路
12a、12bおよび12cで同期検波される。こうし
て、被検出面1の位置ずれに対応する送光スリット像5
a′、5b′および5c′の変動に応じた信号(Sカー
ブ波形)が得られる。同期検波方式の焦点合わせ装置に
ついては、たとえば特開昭60−168112号公報等
に開示されている。このような同期検波方式は、単に光
量を検出する方式よりも精度がよい。信号処理回路12
a、12bおよび12cでそれぞれ生成された信号は、
ステージ制御部13に送られる。ステージ制御部13
は、信号処理回路12a、12bおよび12cの各出力
信号に基づき、ステージ14を投影光学系2の光軸に沿
って適宜移動させて被検出面1を投影光学系2の合焦面
に一致させるための信号をモータ等の駆動部17に出力
する。駆動部17は、ステージ制御部13からの信号に
基づいてステージ14を移動させる。
Each slit 8a, 8b of the light-receiving slit surface 8
And the light that has passed through 8c are reflected by the photosensor 10 respectively.
The light is received by a, 10b and 10c, and photoelectrically converted into an electric signal according to the amount of light. Photo sensor 10a, 10b
The signals output from the oscillators 10 and 10c are synchronously detected by the signal processing circuits 12a, 12b, and 12c according to the oscillator drive signals from the oscillator drive circuit 11, respectively. In this way, the light-sending slit image 5 corresponding to the positional deviation of the detected surface 1
A signal (S-curve waveform) corresponding to the fluctuations of a ', 5b', and 5c 'is obtained. A synchronous detection type focusing device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-168112. Such a synchronous detection method is more accurate than a method of simply detecting the amount of light. Signal processing circuit 12
The signals respectively generated at a, 12b and 12c are
It is sent to the stage control unit 13. Stage control unit 13
On the basis of the output signals of the signal processing circuits 12a, 12b, and 12c, the stage 14 is appropriately moved along the optical axis of the projection optical system 2 so that the detected surface 1 coincides with the focusing surface of the projection optical system 2. To output to the drive unit 17 such as a motor. The drive unit 17 moves the stage 14 based on the signal from the stage control unit 13.

【0019】図4は、被検出面が投影光学系の合焦面か
ら大きく位置ずれしたときのスリットと送光スリット像
の位置関係を示す図である。図4に示すように、被検出
面1が投影光学系2の合焦面から大きく位置ずれし、そ
の結果送光スリット像5a′および5b′が、対応すべ
きスリット8aおよび8bとは重なり合うことなくその
隣接するスリット8bおよび8cと交差するような場
合、スリット8bおよび8cをそれぞれ通過する送光ス
リット像5a′および5b′の光量は極めて小さい。さ
らに、送光スリット像5a′および5b′が振動子の作
用または被検出面1の上下動によって図中上下方向に移
動したとしても検出される光量はほぼ一定であり、その
結果同期検波によるSカーブ信号波形が得られないため
誤検出を確実に回避することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the slit and the light-transmitting slit image when the detected surface is largely displaced from the focusing surface of the projection optical system. As shown in FIG. 4, the detected surface 1 is largely displaced from the focusing surface of the projection optical system 2, and as a result, the light sending slit images 5a 'and 5b' overlap the corresponding slits 8a and 8b. In the case where the slits 8b and 8c adjacent to each other do not intersect, the light amount of the light-transmitting slit images 5a 'and 5b' passing through the slits 8b and 8c, respectively, is extremely small. Further, even if the light-transmitting slit images 5a 'and 5b' are moved in the vertical direction in the figure due to the action of the vibrator or the vertical movement of the surface to be detected 1, the detected light amount is substantially constant, and as a result, S Since a curve signal waveform cannot be obtained, erroneous detection can be reliably avoided.

【0020】なお、上述の実施例において、隣接する送
光スリット像が像移動方向L1に対して同じ角度θをな
し且つ互いに逆向きになるように形成された構成を示し
たが、隣接する送光スリット像が互いに直角をなすよう
に、すなわちθ=45°となるように配列されていれ
ば、被検出面1が投影光学系2の合焦面から大きく位置
ずれしたときの受光光量が最小になる。
In the above-described embodiment, the adjacent light-transmitting slit images are formed so as to form the same angle θ with respect to the image moving direction L1 and opposite directions to each other. If the light slit images are arranged at right angles to each other, that is, θ = 45 °, the amount of received light when the detected surface 1 is largely displaced from the focusing surface of the projection optical system 2 is minimum. become.

【0021】また、上述の実施例では、隣接する送光ス
リット像が図3に示すように逆等号の角度をもって互い
に逆向きになるように形成された構成を示したが、隣接
する送光スリット像が互いに逆向きでなくとも互いにあ
る程度の角度をなすように配置されてさえいれば、本発
明の作用効果を奏することは明らかである。たとえば図
3において、送光スリット像5a′と移動方向L1との
なす角度を45°、送光スリット像5b′と移動方向L
1とのなす角度を60°、送光スリット像5c′と移動
方向L1とのなす角度を75°というように、互いに異
なる角度としてもよい。これにより、被検出面1が大き
くずれて送光スリット像5a′が受光スリット8cと重
なった場合でも誤検出を回避することができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the configuration is such that the adjacent light-transmitting slit images are formed so as to be opposite to each other with the angle of the opposite sign as shown in FIG. It is obvious that the effects of the present invention can be obtained as long as the slit images are arranged so as to form a certain angle with each other, even if they are not opposite to each other. For example, in FIG. 3, the angle formed by the light transmitting slit image 5a 'and the moving direction L1 is 45 °, and the light transmitting slit image 5b' and the moving direction L1.
The angle formed by 1 and 60 may be different from each other, and the angle formed by the light transmission slit image 5c ′ and the moving direction L1 may be 75 °. This makes it possible to avoid erroneous detection even when the surface to be detected 1 is largely displaced and the light-transmitting slit image 5a 'overlaps the light-receiving slit 8c.

【0022】なお、前述のように、被検出面の変位によ
ってスリット像が移動する方向に対して逆向きに等しい
角度をなすように隣接するスリットを配置することによ
り、被検出面の変位量に対する電気信号の変化(たとえ
ばSカーブの傾き)を揃えることができ、各検出点の感
度のばらつきを実質的になくすることができる。逆にス
リットの角度が移動方向に対し等しくない場合には、各
検出点ごとに予め被検出面の変位に対する電気信号の変
化率を求めておき、信号処理回路で各検出点の出力を換
算することによりステージの駆動信号を出力するように
すればよい。また、スリットを配置する角度を定める際
には、被検出面上に形成されるパターンの影響を受けに
くくするため、被検出面上での送光スリット像の方向に
制約がある場合があり得る。この場合でも、被検出面上
で少なくとも異なる2方向(図3に示すように逆符号の
角度をもった異なる2方向)に隣接するスリットを配置
することができれば、本発明の効果が得られる。
As described above, by arranging the adjacent slits so that the slit image moves in the opposite direction to the direction in which the slit image moves due to the displacement of the surface to be detected, the amount of displacement of the surface to be detected is The changes in the electric signal (for example, the slope of the S curve) can be made uniform, and the variation in the sensitivity at each detection point can be substantially eliminated. On the contrary, when the slit angles are not equal to the moving direction, the rate of change of the electric signal with respect to the displacement of the surface to be detected is obtained in advance for each detection point, and the signal processing circuit converts the output of each detection point. Therefore, the drive signal of the stage may be output. Further, when determining the angle at which the slits are arranged, there may be a restriction on the direction of the light-sending slit image on the detected surface in order to make it less susceptible to the pattern formed on the detected surface. . Even in this case, the effect of the present invention can be obtained if the adjacent slits can be arranged on at least two different directions (two different directions having opposite signs as shown in FIG. 3) on the surface to be detected.

【0023】さらに、上述の実施例では、受光スリット
の各スリットを介して個別のフォトセンサで受光する例
を示したが、受光スリットを用いることなく、たとえば
各スリットに対応した受光領域を有する受光光学素子
(たとえばCCDカメラ)によって受光することも可能
であり、より構成を簡単にすることができる。また、本
発明は振動ミラーを使った同期検波方式の焦点合わせ装
置に限定されるものではなく、振動ミラーを省略し、単
にフォトセンサやCCDからの光量に基づいて被検出面
の位置ずれを求めるようにしてもよい。このとき、図4
に示すように、スリット8aに対応するスリット像5
a′がスリット8bと重なるように位置ずれした場合
は、フォトセンサ10bからの出力信号は極端に小さく
なるので、被検出面が合焦面から大きくはずれているの
がわかる。
Further, in the above-mentioned embodiment, an example is shown in which the light is received by the individual photosensors through the respective slits of the light receiving slits. However, the light receiving slits are not used, and the light receiving regions corresponding to the respective slits are received. Light can be received by an optical element (for example, a CCD camera), and the configuration can be simplified. Further, the present invention is not limited to the synchronous detection type focusing device using the vibrating mirror, and the vibrating mirror is omitted, and the positional deviation of the detected surface is simply obtained based on the light amount from the photosensor or CCD. You may do it. At this time,
, The slit image 5 corresponding to the slit 8a
When a'is displaced so as to overlap the slit 8b, the output signal from the photosensor 10b becomes extremely small, and it can be seen that the detected surface is largely displaced from the in-focus surface.

【0024】[0024]

【効果】以上説明したように、本発明の焦点合わせ装置
では、隣接する送光スリット像が互いに平行ではなくあ
る程度の角度をなすように配置されているので、被検出
面が所定位置から大きく位置ずれした場合も、各送光ス
リット像が隣接する送光スリット像に対応すべきスリッ
トと一致することがない。したがって、従来の誤検出を
確実に回避することができる。また、各送光スリット像
が隣接する送光スリット像に対応すべきスリットを通過
する光量はほぼ一定であり被検出面の変位量にあまり依
存しないので、検出点がある程度近接していても誤検出
を確実に回避することができる。
As described above, in the focusing device of the present invention, the adjacent light-transmitting slit images are arranged so as not to be parallel to each other but to form a certain angle, so that the detected surface is located at a large position from the predetermined position. Even when they are deviated, each light-transmitting slit image does not coincide with the slit that should correspond to the adjacent light-transmitting slit image. Therefore, the conventional erroneous detection can be reliably avoided. In addition, since the amount of light passing through the slits that should correspond to the adjacent slit images of each slit is almost constant and does not depend much on the displacement of the surface to be detected, even if the detection points are close to each other Detection can be reliably avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例にかかる焦点合わせ装置の構成
を概略的に説明する図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a focusing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例における送光スリット面に形成さ
れたスリットを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing slits formed on a light transmitting slit surface in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における受光スリット面上のスリ
ットと形成される送光スリット像との位置関係を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a slit on a light receiving slit surface and a formed light transmitting slit image in the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例において被検出面が所定位置から
大きく位置ずれしたときの、受光スリット面上のスリッ
トと送光スリット像との位置関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between a slit on a light-receiving slit surface and a light-transmitting slit image when a detected surface is largely displaced from a predetermined position in the embodiment of FIG.

【図5】従来の焦点合わせ装置における受光スリット面
上のスリットと形成される送光スリット像との位置関係
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a slit on a light receiving slit surface and a formed light transmitting slit image in a conventional focusing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出面 2 投影光学系 3 光源 4 コンデンサレンズ 5 送光スリット面 6 送光光学系 7 受光光学系 8 受光スリット面 9 振動ミラー 10 フォトセンサ 11 振動子駆動回路 12 信号処理回路 13 ステージ制御部 14 ステージ 17 駆動部 1 Surface to be detected 2 Projection optical system 3 Light source 4 Condenser lens 5 Light-transmitting slit surface 6 Light-transmitting optical system 7 Light-receiving optical system 8 Light-receiving slit surface 9 Vibrating mirror 10 Photosensor 11 Transducer drive circuit 12 Signal processing circuit 13 Stage control section 14 stage 17 drive unit

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/207 H Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display area G03F 7/207 H

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出面上に斜めから光を入射させて前
記被検出面上に複数のスリット状の像を形成するための
送光手段と、複数のスリットを有する受光スリットと、
前記複数のスリット状の像からの光を前記受光スリット
上に結像させるための受光光学系と、前記受光スリット
の各スリットを通過した光を受光するための受光素子と
を備え、該受光素子で受光した光量の変化に基づいて対
物光学系に対する前記被検出面の焦点合わせを行う焦点
合わせ装置において、 前記受光スリット上に形成される複数のスリット状の像
のうち隣接する2つの像は、互いに平行ではないことを
特徴とする焦点合わせ装置。
1. A light transmitting means for obliquely entering light on a surface to be detected to form a plurality of slit-shaped images on the surface to be detected, and a light receiving slit having a plurality of slits.
A light receiving optical system for forming light from the plurality of slit-shaped images on the light receiving slit, and a light receiving element for receiving light passing through each slit of the light receiving slit, the light receiving element In a focusing device that focuses the detection target surface with respect to the objective optical system based on a change in the amount of light received by, two adjacent images of a plurality of slit-shaped images formed on the light receiving slit are: Focusing device characterized in that they are not parallel to each other.
【請求項2】 前記送光手段は、光源と、前記受光スリ
ットの複数のスリットに対応して形成された複数のスリ
ットを有する送光スリットと、前記光源からの光を前記
送光スリットを介して前記被検出面上に結像させるため
の送光光学系とを備え、前記受光スリット上に形成され
る複数のスリット状の像のうち隣接する2つの像は、前
記対物光学系に対する前記被検出面の変位による前記受
光スリット上の像の移動方向に対してほぼ同じ角度をな
し且つ互いに逆向きを有することを特徴とする請求項1
に記載の焦点合わせ装置。
2. The light transmitting means includes a light source, a light transmitting slit having a plurality of slits formed corresponding to a plurality of slits of the light receiving slit, and light from the light source via the light transmitting slit. And a light-transmitting optical system for forming an image on the surface to be detected, and two adjacent images of a plurality of slit-shaped images formed on the light-receiving slit are the objects to be detected by the objective optical system. 2. An angle substantially the same as the moving direction of the image on the light receiving slit due to the displacement of the detection surface and opposite directions to each other.
Focusing device according to.
【請求項3】 前記受光スリット上に形成される複数の
スリット状の像のうち隣接する2つの像は互いにほぼ直
角をなすことを特徴とする請求項2に記載の焦点合わせ
装置。
3. The focusing device according to claim 2, wherein two adjacent images of the plurality of slit-shaped images formed on the light receiving slit are substantially perpendicular to each other.
【請求項4】 前記受光スリット上に形成される複数の
スリット状の像は、前記対物光学系に対する前記被検出
面の変位による前記受光スリット上の像の移動方向に対
してそれぞれ実質的に異なる角度をなすことを特徴とす
る請求項1に記載の焦点合わせ装置。
4. The plurality of slit-shaped images formed on the light-receiving slit are substantially different from each other in the moving direction of the image on the light-receiving slit due to the displacement of the surface to be detected with respect to the objective optical system. The focusing device according to claim 1, wherein the focusing device is angled.
【請求項5】 前記受光スリットの複数のスリットの形
状は、前記受光スリットに形成される複数のスリット状
の像の形状とほぼ同一であることを特徴とする請求項1
乃至4のいずれか1項に記載の焦点合わせ装置。
5. The shape of the plurality of slits of the light-receiving slit is substantially the same as the shape of the plurality of slit-shaped images formed in the light-receiving slit.
The focusing device according to claim 1.
JP5353458A 1993-12-28 1993-12-28 Focussing device Pending JPH07201721A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100294648B1 (en) * 1998-06-26 2001-08-07 박종섭 Focus adjustment method of exposure apparatus
CN109426101A (en) * 2017-08-31 2019-03-05 上海微电子装备(集团)股份有限公司 A kind of focusing leveling device and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100294648B1 (en) * 1998-06-26 2001-08-07 박종섭 Focus adjustment method of exposure apparatus
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