JPH09257416A - Position detection apparatus for object face - Google Patents

Position detection apparatus for object face

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JPH09257416A
JPH09257416A JP6976096A JP6976096A JPH09257416A JP H09257416 A JPH09257416 A JP H09257416A JP 6976096 A JP6976096 A JP 6976096A JP 6976096 A JP6976096 A JP 6976096A JP H09257416 A JPH09257416 A JP H09257416A
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JP
Japan
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light source
target surface
scanning
secondary light
optical system
Prior art date
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Application number
JP6976096A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hideshima
昌行 秀島
Mitsuo Tabata
光雄 田畑
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Toshiba Corp
Topcon Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Topcon Corp
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Publication date
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Publication of JPH09257416A publication Critical patent/JPH09257416A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection apparatus, for an object face, which reduces an increase in an error when a reflectance boundary is overlapped with a position in which the movement of a secondary light source is almost stopped in the position detection apparatus, for the object face, in which the secondary light source is scanned by a scanning means. SOLUTION: A dotlike or linear luminous flux from an illumination light source 12 is scanned via a scanning mirror 21, the scanned luminous flux is projected on an object face 8a, and the secondary light source image of the light source by the luminous flux is formed on the object face 8a. In addition, a suboptical system 11 is provided in such a way that a luminous flux from a secondary light source is guided to a light-receiving sensor 15 and that a detection signal used to detect the position of the object face 8a is output from the light-receiving sensor 15. Then, a computing and control circuit 30 is installed in such a way that it ignores a position detection result by the detection signal in a period of time in which the movement of the secondary light source by the scanning mirror 24 is almost stopped substantially.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、主光学系の焦点
位置に対する対象面の位置を検出する対象面の位置検出
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 an object surface position detecting device for detecting the position of an object surface with respect to a focal position of a main optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学装置には、対象物の表面(対
象面)の位置を位置検出装置(位置検出光学系)で検出
して、主光学系の対象面に対する位置を検出させる様に
したものがある。この光学装置としては、例えば、写真
技術を用いてウエーハに電子回路を構築する際に使用す
るレチクル(対象物)を作製した後で、このレチクルの
表面(対象面)の位置を位置検出装置により検出し、レ
チクルの表面を主光学系でスキャンしながら観察、測定
するようにしたものがある。
2. Description of the Related Art In a conventional optical device, the position of a surface (target surface) of an object is detected by a position detecting device (position detecting optical system), and the position of the main optical system with respect to the target surface is detected. There is something. As this optical device, for example, after a reticle (target object) used for constructing an electronic circuit on a wafer using a photographic technique is manufactured, the position of the surface (target surface) of the reticle is detected by a position detection device. There is one in which the surface of the reticle is detected and observed and measured while scanning it with the main optical system.

【0003】この種の光学装置に用いられる位置検出装
置としては、図7に示した様に主光学系とは別の焦点検
出装置(焦点検出光学系)で対象物に照射して、対象面
の位置を検出する基本的なタイプのもの、或いは、これ
を改良し、図8に示すような、主光学系の対物レンズを
通して位置検出を行う、いわゆるTTLタイプのものが
考えられている。
As a position detecting device used in this type of optical device, as shown in FIG. 7, an object is irradiated with a focus detecting device (focus detecting optical system) different from the main optical system, and the target surface is irradiated. There is considered a basic type for detecting the position of, or a so-called TTL type for improving the position to detect the position through the objective lens of the main optical system as shown in FIG.

【0004】以下、まず、(1)において図7に示した
基本タイプと図8に示したTTLタイプの光学構成を説
明する。次に、(2)においてスキャンを行う理由を説
明し、(3)においてTTLタイプで得られる信号を処
理する代表的回路構成について説明する。
First, in (1), the optical configurations of the basic type shown in FIG. 7 and the TTL type shown in FIG. 8 will be described. Next, the reason for performing scanning in (2) will be described, and in (3), a typical circuit configuration for processing a signal obtained in the TTL type will be described.

【0005】(1)光学構成 (1−1).主光学系とは別の焦点位置検出装置の光学
構成 図7は、主光学系1とは別に光てこ式で走査型の焦点位
置検出装置、すなわち、焦点位置検出光学系2を設け
た、基本的な例を示したものである。1aは、主光学系
1の対物レンズである。
(1) Optical configuration (1-1). Optical Configuration of Focus Position Detection Device Separate from Main Optical System FIG. 7 shows a basic position in which a scanning type focus position detection device of an optical lever type, that is, a focus position detection optical system 2 is provided separately from the main optical system 1. This is a typical example. Reference numeral 1a is an objective lens of the main optical system 1.

【0006】この焦点位置検出光学系2は、点状又は線
状の光束を射出する光源3、走査鏡4、照明レンズ5、
受光レンズ6、ラインセンサ或いはPSD等の受光セン
サ7から構成される。
The focus position detecting optical system 2 includes a light source 3, a scanning mirror 4, an illuminating lens 5, which emits a point-like or linear luminous flux.
A light receiving lens 6 and a light receiving sensor 7 such as a line sensor or a PSD are used.

【0007】この光源3からの点状又は線状の照明光束
は、走査鏡4により走査されながら、照明レンズ5を介
して対象物8に投影され、対象物8の対象面8a上に結
像されて、対象面8a上に2次光源像を形成する。
The point-like or line-like illuminating light flux from the light source 3 is projected on the object 8 through the illumination lens 5 while being scanned by the scanning mirror 4, and an image is formed on the object surface 8a of the object 8. Then, a secondary light source image is formed on the target surface 8a.

【0008】一方、この2次光源像が受光レンズ6で拡
大されて受光センサ7に投影され、受光センサ7から
は、検出信号が出力される。そして、この受光センサ7
からの信号を基に、2次光源の重心位置、或いは、光量
分布を算出させる事により、対象面8aの各部の位置を
知る事ができる。
On the other hand, this secondary light source image is enlarged by the light receiving lens 6 and projected on the light receiving sensor 7, and the light receiving sensor 7 outputs a detection signal. And this light receiving sensor 7
The position of each part of the target surface 8a can be known by calculating the barycentric position of the secondary light source or calculating the light amount distribution based on the signal from.

【0009】この際、対象面8aの高さが凹凸により部
分的に上下変動して、この変動部に形成される2次光源
像の反射光量が変動しても、2次光源の重心位置又は光
量分布を知る事により、変動部の位置を知ることができ
る。尚、走査鏡4を使用せず走査をしない形式のものも
ある。
At this time, even if the height of the target surface 8a partially fluctuates up and down due to unevenness and the amount of reflected light of the secondary light source image formed at this fluctuating portion fluctuates, the position of the center of gravity of the secondary light source or By knowing the light quantity distribution, the position of the changing part can be known. Incidentally, there is also a type in which the scanning mirror 4 is not used and scanning is not performed.

【0010】(1−2).TTL焦点位置検出装置の光
学構成 図8に示した光学装置は、対物レンズ10a、ビームス
プリッタ10b、その他の光学部材(図示せず)等から
なる主光学系10を有する。
(1-2). Optical Configuration of TTL Focus Position Detection Device The optical device shown in FIG. 8 has a main optical system 10 including an objective lens 10a, a beam splitter 10b, and other optical members (not shown).

【0011】また、光学装置は、TTL型光てこ方式の
位置光学系検出系(位置検出装置)11を有する。この
位置検出光学系11は、主光学系10と共通の光学部
材、すなわち対物レンズ10a、ビームスプリッタ10
bを有する。
Further, the optical device has a position optical system detection system (position detection device) 11 of a TTL type optical lever system. The position detecting optical system 11 is an optical member common to the main optical system 10, that is, the objective lens 10a and the beam splitter 10.
b.

【0012】この位置検出光学系11では、照明光源1
2からの点状又は線状の光束を投影用補助レンズ13、
走査鏡21 (走査手段)、レンズ22a、22bから
なる光学系22、ビームスプリッタ10b、対物レンズ
10aを介して対象物8の対象面8aに投影結像させ
て、対象面8aに2次光源像を結像させるようになって
いる。この光学系22は、走査鏡21で偏向された光束
が、偏向される前の光束と交差する位置31を対物レン
ズ10aの瞳位置23と共役にしている。しかも、この
2次光源像は、対物レンズ10a、ビームスプリッタ1
0b、光学系22、走査鏡21、受光系の受光用(結像
用)の補助レンズ14を介して受光センサとしてのPS
D15に結像されるようになっている。
In the position detecting optical system 11, the illumination light source 1
An auxiliary lens 13 for projecting a point-like or line-like light flux from 2
A scanning mirror 21 (scanning means), an optical system 22 including lenses 22a and 22b, a beam splitter 10b, and an objective lens 10a are used to project and form an image on a target surface 8a of an object 8, and a secondary light source image is formed on the target surface 8a. Is imaged. In this optical system 22, the position 31 where the light beam deflected by the scanning mirror 21 intersects with the light beam before being deflected is conjugate with the pupil position 23 of the objective lens 10a. Moreover, this secondary light source image is obtained by the objective lens 10a and the beam splitter 1.
0b, the optical system 22, the scanning mirror 21, and the PS as a light receiving sensor via the light receiving (image forming) auxiliary lens 14 of the light receiving system.
An image is formed on D15.

【0013】そして、PSD15からの出力信号を基
に、2次光源の重心位置、或いは、光量分布を算出させ
る事により、対象面8aの各部の位置を知る事ができ
る。
Then, by calculating the barycentric position of the secondary light source or the light amount distribution based on the output signal from the PSD 15, the position of each part of the target surface 8a can be known.

【0014】この様に構成すると、(1)に示した外付
けの焦点位置検出光学系2と比較して、温度変化などに
よる焦点位置検出光学系と主光学系の位置ズレや焦点距
離の変化を無視できるようになり、より精度良く焦点位
置を検出できる。また、通常、対物レンズ10aは対象
物8側にテレセントリックであるので、位置31と対物
レンズ10aの瞳位置23を共役にする事で、走査鏡2
1により光源12からの光束を走査しても対象面8aへ
の入射角αは変化せず、2Δβtanα(Δは被検面の
上下方向の移動量、βは、対物レンズ10aと受光系の
光学倍率、αは、図6に示す入射角)で表される対象面
8aの上下変動量と対象面8aでの2次光源の移動量の
関係が変化しないので、焦点位置の検出精度を高く保つ
ことができる。
With this configuration, as compared with the external focus position detection optical system 2 shown in (1), the positional deviation between the focus position detection optical system and the main optical system due to temperature change and the change in the focal length are caused. Can be ignored, and the focus position can be detected more accurately. Further, since the objective lens 10a is usually telecentric on the side of the object 8, the scanning mirror 2 is configured by making the position 31 and the pupil position 23 of the objective lens 10a conjugate.
Even if the light beam from the light source 12 is scanned by 1, the incident angle α on the target surface 8a does not change, and 2Δβ tan α (Δ is the amount of vertical movement of the surface to be inspected, β is the optics of the objective lens 10a and the light receiving system). The magnification, α, does not change the relationship between the vertical variation of the target surface 8a represented by the incident angle shown in FIG. 6 and the movement amount of the secondary light source on the target surface 8a, so that the focus position detection accuracy is kept high. be able to.

【0015】(2)スキャンについて (1)で示した例では、いずれも対象面8a状の2次光
源の位置をスキャン(走査)する構成になっている。こ
れは、以下の示す様な誤差をなるべく少なくするために
行っている。
(2) Scanning In each of the examples shown in (1), the structure is such that the position of the secondary light source on the target surface 8a is scanned. This is performed in order to reduce the following errors as much as possible.

【0016】被検面が、レチクル(通常、ガラスの表面
にクロムでパターンが構成されている)のように反射率
に差があるもので構成され、且つ、段差が存在する場
合、2次光源が反射率の境界(以後単に反射率境界とす
る)に重なると、例えば以下の様な理由で、受光センサ
上の光強度分布に変化が生じ、これを対象面8aの移動
と分離できないために、焦点位置検出結果に誤差を生じ
てしまう。
If the surface to be inspected is one having a difference in reflectance, such as a reticle (usually a glass surface having a pattern made of chromium), and a step is present, the secondary light source Is overlapped with a reflectance boundary (hereinafter, simply referred to as a reflectance boundary), the light intensity distribution on the light receiving sensor changes due to the following reasons, and this cannot be separated from the movement of the target surface 8a. However, an error will occur in the focus position detection result.

【0017】a.2次光源内に光量分布が生じる 2次光源はある大きさを持つから、反射率の境界に重な
ると、光源の強度に分布が発生する。例えば1次光源に
点光源、受光センサにPSDの様な光の重心位置を検出
するセンサを用いた場合、反射率が均一な場合は2次光
源の光の重心と幾何学的中心は一致するが、反射率が不
均一な場合はこれらは一致しなくなる。すなわち、2次
光源の位置は動いていないのに、光の重心位置が動いて
しまい、PSDの出力は変動してしまう。
A. Light intensity distribution occurs in the secondary light source Since the secondary light source has a certain size, a distribution occurs in the intensity of the light source when overlapping with the boundary of reflectance. For example, when a point light source is used as the primary light source and a sensor such as PSD that detects the center of gravity of light is used as the light receiving sensor, if the reflectance is uniform, the center of gravity of the light of the secondary light source matches the geometric center. However, if the reflectances are non-uniform, they will not match. That is, although the position of the secondary light source does not move, the position of the center of gravity of the light moves and the PSD output fluctuates.

【0018】b.境界部分で乱反射や回折が起きる ガラスとクロムの境目には必ず段差が存在する。この部
分で発生する乱反射や回折は、段差の形状によりまちま
ちであり、その光の一部は受光素子へ入射し、検出結果
に誤差を生じさせる。
B. There is always a step at the boundary between glass and chrome where diffuse reflection and diffraction occur at the boundary. Diffuse reflection and diffraction occurring at this portion are different depending on the shape of the step, and a part of the light is incident on the light receiving element, causing an error in the detection result.

【0019】c.その他の誤差原因 レチクル作製段階では、フォトエッチング等を行うた
め、境界近傍のガラスに何らかの変化が生じている可能
性が有るなど、境界部分にはほかの部分に比べ不利な要
素がある。
C. Other sources of error Since photo-etching is performed during the reticle fabrication stage, there is a possibility that some changes may occur in the glass near the boundary, and there are disadvantageous elements at the boundary compared to other areas.

【0020】この様に、ガラスとクロムの境目に2次光
源の位置が重なると、光てこ法による位置検出装置で
は、誤差が生じることが避けられない。そこで、従来の
装置では、2次光源を走査することで境界部分の(誤差
を含む)計測結果を、境界以外の部分の(誤差を含まな
い)計測結果と平均する事で誤差の分散をはかり、誤差
の絶対値を小さくすることを行ってきた。
In this way, if the position of the secondary light source overlaps the boundary between the glass and the chrome, it is inevitable that an error will occur in the position detecting device using the optical lever method. Therefore, in the conventional device, the secondary light source is scanned to average the measurement result of the boundary portion (including the error) with the measurement result of the portion other than the boundary (not include the error) to measure the variance of the error. , I have been trying to reduce the absolute value of the error.

【0021】すなわち、2次光源の大きさよりも十分広
い範囲をスキャンすれば、スキャン一回に要する時間
(a)に対して、2次光源が反射率境界上に存在する
(誤差が発生する)時間(b)は十分短く、誤差は、b
/aに減少するはずである。但し、誤差が存在する範囲
は、スキャン範囲上に反射率境界が存在する範囲に広が
る。なお、上記減少率は、第0次近似であって、2次光
源がもともと持っている強度分布や形状を考慮しなけれ
ばならない。
That is, if a range sufficiently wider than the size of the secondary light source is scanned, the secondary light source exists on the reflectance boundary for the time (a) required for one scan (error occurs). The time (b) is sufficiently short and the error is b
It should decrease to / a. However, the range where the error exists extends to the range where the reflectance boundary exists on the scan range. It should be noted that the above reduction rate is the 0th order approximation, and the intensity distribution and shape originally possessed by the secondary light source must be taken into consideration.

【0022】2つの従来例に示した光学構成において、
対象面の移動は、受光センサ上では、紙面内方向での2
次光源像の移動となって現れる。従って、受光センサ
は、この方向に2次光源の重心位置、或いは、光量分布
を求める軸が存在するように配置する。上記理論によれ
ば、受光センサ面上でこの検出軸と直角(すなわち紙面
に垂直)方向の反射率境界が最も大きい測定誤差をもた
らす。(これと直角(すなわち紙面内)方向の反射率境
界は、ほとんど測定誤差をもたらさない。)この反射率
境界に対して2次光源像の走査を行う場合、受光センサ
上で反射率境界と直角方向に走査を行うのが最も効果的
である。(例えば、反射率境界線と同じ方向に走査を行
った場合、常に2次光源像が反射率境界と重なってしま
う場合が有り得る。)また、受光センサ上の2次光源像
の移動の内、対象面の位置情報を持つのは紙面内方向の
1次元のみであるから、往復運動以外の走査(例えば、
対象面上での円形走査等)を行っても、誤差低減に役立
つのは上記紙面内方向の1次元に投影された成分のみで
ある。
In the optical configurations shown in the two conventional examples,
The movement of the target surface is 2 in the direction of the paper surface on the light receiving sensor.
It appears as the movement of the next light source image. Therefore, the light receiving sensor is arranged so that the barycentric position of the secondary light source or the axis for obtaining the light amount distribution exists in this direction. According to the above theory, the reflectance boundary in the direction perpendicular to the detection axis (that is, perpendicular to the paper surface) on the light receiving sensor surface causes the largest measurement error. (A reflectance boundary in a direction perpendicular to this (that is, in the plane of the paper) causes almost no measurement error.) When a secondary light source image is scanned with respect to this reflectance boundary, it is perpendicular to the reflectance boundary on the light receiving sensor. It is most effective to scan in the direction. (For example, when scanning is performed in the same direction as the reflectance boundary line, the secondary light source image may always overlap with the reflectance boundary.) Further, in the movement of the secondary light source image on the light receiving sensor, Since only the one-dimensional in-plane direction has position information of the target surface, scanning other than reciprocating motion (for example,
Even if a circular scan or the like on the target surface is performed, it is only the one-dimensionally projected component in the in-plane direction of the paper that helps reduce the error.

【0023】(4)制御・信号処理回路について 上述した(1−2)のTTL焦点検出装置で受光センサ
にPSDを用いたときの回路のブロック構成の例を図
8,図9に示す。
(4) Control / Signal Processing Circuit FIGS. 8 and 9 show examples of circuit block configurations when PSD is used as a light receiving sensor in the TTL focus detection device of (1-2) described above.

【0024】図8において、光源駆動部101は、レー
ザダイオードからなる照明光源12を駆動し、高周波
(必要な位置検出信号の帯域より2桁高い周波数)で点
滅させる。また、発振器102は走査鏡21を走査する
ための基準信号を発生し、走査鏡駆動回路103は発振
器102からの基準信号によりガルバノメータ或はボイ
スコイル等の駆動装置103aを作動制御して走査鏡2
1を揺動駆動する。
In FIG. 8, the light source drive unit 101 drives the illumination light source 12 composed of a laser diode, and blinks it at a high frequency (a frequency that is two orders of magnitude higher than the band of the required position detection signal). Further, the oscillator 102 generates a reference signal for scanning the scanning mirror 21, and the scanning mirror driving circuit 103 controls the driving device 103a such as a galvanometer or a voice coil by the reference signal from the oscillator 102 to operate the scanning mirror 2.
1 is rockingly driven.

【0025】図8において、信号処理回路104は受光
センサとしてのPSD15からの信号を処理して最終的
焦点検出出力Cにする。この信号処理回路104の具体
例は、図9に示してある。
In FIG. 8, the signal processing circuit 104 processes the signal from the PSD 15 as the light receiving sensor to obtain the final focus detection output C. A concrete example of the signal processing circuit 104 is shown in FIG.

【0026】PSD15は、図9に示したようにA,B
2つの信号を出力する。この信号には、位置情報が、照
明光源の点滅周波数で変調された交流信号として含まれ
ている。そして、それぞれの信号を、ヘッドアンプ10
5、106で増幅する。バンドパスフィルタ(BPF)
107、108で照明光源12の点滅周波数成分のみを
取り出し、検波回路109、110、及び、ローパスフ
ィルタ(LPF)111、112により、照明光源の点
滅成分を分離し、位置情報成分のみを取り出す。このよ
うな変調技術を用いることで、ここまでの回路で発生す
る直流誤差を回避する。
The PSD 15 has A and B as shown in FIG.
It outputs two signals. This signal contains position information as an AC signal modulated at the blinking frequency of the illumination light source. Then, the respective signals are sent to the head amplifier 10
Amplify at 5,106. Bandpass filter (BPF)
107 and 108 extract only the blinking frequency component of the illumination light source 12, and the detection circuits 109 and 110 and the low-pass filters (LPF) 111 and 112 separate the blinking component of the illumination light source and extract only the position information component. By using such a modulation technique, the DC error generated in the circuits up to this point is avoided.

【0027】加算回路113、減算回路114、及び、
割算回路115により(A’−B’)/(A’+B’)
を計算する。これが対象面8aの位置を示す位置信号C
になる。増幅回路116は、信号の振幅を整えるための
バッファアンプである。
The adder circuit 113, the subtractor circuit 114, and
(A'-B ') / (A' + B ') by the division circuit 115
Is calculated. This is the position signal C indicating the position of the target surface 8a.
become. The amplifier circuit 116 is a buffer amplifier for adjusting the signal amplitude.

【0028】なお、光学系には、位置により、わずかの
性能の不均一が存在するが、光束が走査によりこの不均
一の影響を受け、走査周波数或いはその高調波と同周波
数のノイズ成分が位置信号Cに含まれることがある。こ
れが問題となる場合には、走査鏡21の走査周波数より
も低い周波数成分のみ透過するローパスフィルタ(LP
F)117を付加して、この周波数成分を取り除くこと
がある。
In the optical system, there is a slight non-uniformity of the performance depending on the position. However, the light beam is affected by the non-uniformity due to the scanning, and the noise component of the same frequency as the scanning frequency or its harmonics is located. It may be included in signal C. If this causes a problem, a low-pass filter (LP) that transmits only frequency components lower than the scanning frequency of the scanning mirror 21 is transmitted.
F) 117 may be added to remove this frequency component.

【0029】[0029]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上述べた
方法では、反射率境界における位置検出誤差を、スキャ
ンによる平均化で少なくしようとしているわけである
が、この方法は、さきに述べたように、スキャン一回に
要する時間に対し、2次光源が反射率境界上に存在する
(誤差が発生する)時間が短いほど効果的である。しか
しながら、走査鏡21は往復運動をするので、その走査
の両端では必ず停止をする時間があり、2次光源の走査
範囲の端付近に反射率境界が存在すると、2次光源が比
較的長い時間反射率境界上にとどまることになり、効果
が減少する。
By the way, in the method described above, the position detection error at the reflectance boundary is reduced by averaging by scanning, but this method is as described above. The shorter the time that the secondary light source exists on the reflectance boundary (error occurs) is, the more effective the time required for one scan is. However, since the scanning mirror 21 reciprocates, there is a time to stop at both ends of the scanning, and if there is a reflectance boundary near the end of the scanning range of the secondary light source, the secondary light source takes a relatively long time. It will remain on the reflectance boundary, reducing its effectiveness.

【0030】例えば、ず10の如く2次光源Sが半径r
の円形であって、正弦波で2Rの長さ走査される場合に
ついて考える。反射率境界RBが走査範囲の端からrだ
け走査の内側にある時、最も長い時間、2次光源Sが反
射率境界RBにかかることになる(図10)。2次光源
Sが反射率境界RBから離れるのは、2次光源Sの中心
が位置E1,E2において走査範囲の端(反射率境界R
B)から2r分内側(すなわち反射率境界RBからr分
内側)に入ったときである。正弦波走査をしているので
あるから、位置E1,E2の期間T(t1〜t2)と走
査1往復(t0〜t4)に要する時間の比は、 (2(90−sin-1((R−2r)/R)))/36
0° 一方、走査が最も速い走査の中心部に反射率境界RBが
ある場合(図11)、期間t1〜t2とt3〜t5とで
2回重なるので、時間の比は、 (2×2(sin-1(r/R)))/360° となる。例えば、R:r=100:1の時を考えると、
およそ 6.4% : 0.64% となり、最短の場合に対し、最長約10倍の期間、2次
光源Sが反射率境界RBと接していることになる。
For example, as shown in FIG. 10, the secondary light source S has a radius r
Let us consider a case of a circular shape and scanning with a sine wave for a length of 2R. When the reflectance boundary RB is inside the scan by r from the end of the scanning range, the secondary light source S will reach the reflectance boundary RB for the longest time (FIG. 10). The secondary light source S is separated from the reflectance boundary RB because the center of the secondary light source S is at the end of the scanning range at the positions E1 and E2 (the reflectance boundary R
This is the time when it is inside by 2r from B) (that is, inside by r minutes from the reflectance boundary RB). Since the sine wave scanning is performed, the ratio of the period T (t1 to t2) between the positions E1 and E2 and the time required for one scanning reciprocation (t0 to t4) is (2 (90-sin -1 ((R -2r) / R))) / 36
0 ° On the other hand, when the reflectance boundary RB is at the center of the fastest scanning (FIG. 11), the periods t1 to t2 and t3 to t5 overlap twice, so the time ratio is (2 × 2 ( sin −1 (r / R))) / 360 °. For example, considering R: r = 100: 1,
Approximately 6.4%: 0.64%, which means that the secondary light source S is in contact with the reflectance boundary RB for a maximum length of about 10 times that of the shortest case.

【0031】2次光源Sの光強度分布の影響なども考え
ねばならないので、この比で誤差が変わるとは言えない
が、走査範囲の端に反射率境界RBが存在するときが、
中心付近に位置するときに比べて不利であることは確か
である。
Since the influence of the light intensity distribution of the secondary light source S must be taken into consideration, it cannot be said that the error changes with this ratio, but when the reflectance boundary RB exists at the end of the scanning range,
There are certain disadvantages compared to being located near the center.

【0032】また、往復運動以外の走査を行っても、誤
差低減に役立つのは位置情報を検出する方向と同一の1
次元に投影された成分のみであるから、例えば対象面上
で円形の走査を行っても、実質的に正弦波走査を行った
のと同等になる。常に受光センサに2次光源像が投影さ
れているようにする限り、いかなる形態の走査を行って
も、上記1次元方向でみれば、走査は必ず端を持つ。正
弦波ではなく、三角波で偏向鏡を駆動すれば、理論的に
は2次光源像は常に等速で移動するが、実際にはこれは
不可能であり、必ず両端で一瞬速度が低下する。
Further, even if scanning other than reciprocating motion is performed, it is useful to reduce the error in the same direction as the direction in which the position information is detected.
Since only the components are projected in a dimension, even if a circular scan is performed on the target surface, it is substantially equivalent to a sine wave scan. As long as the secondary light source image is always projected on the light receiving sensor, no matter what form of scanning is performed, the scanning always has an end in the one-dimensional direction. If the deflecting mirror is driven with a triangular wave instead of a sine wave, theoretically the secondary light source image always moves at a constant speed, but this is impossible in reality, and the speed always drops momentarily at both ends.

【0033】精度の高い対象面の位置検出装置を構成し
ようとする場合、上記走査範囲の端付近で精度が悪化す
るのを許容できないことがある。
When a highly accurate target surface position detecting device is to be constructed, it may not be possible to allow the accuracy to deteriorate near the end of the scanning range.

【0034】本発明は、従来技術に示したような、走査
手段による2次光源の走査をおこなう対象面の位置検出
装置において、2次光源の移動がほぼ停止する位置に反
射率境界が重なった場合の誤差の増加を軽減した対象面
の位置検出装置を提供することを目的とする。
In the present invention, the reflectance boundary overlaps with the position where the movement of the secondary light source is almost stopped in the position detecting device for the target surface where the scanning means scans the secondary light source as shown in the prior art. It is an object of the present invention to provide a position detection device for a target surface in which an increase in error in the case is reduced.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1の発明は、光源からの点または線状の光束
を走査手段を介して走査して、この走査された光束を対
象面に投影することにより、前記対象面上に前記光束に
よる前記光源の2次光源像を結像させると共に、前記2
次光源からの光束を受光センサに案内して、対象面の位
置検知に用いる検出信号を前記センサから出力させる様
にした光学系を備える対象面の位置検出装置に於いて、
前記走査手段による前記2次光源の移動が実質的にほぼ
停止する期間、前記検出信号による位置検出結果を無視
させる信号処理手段が設けられている対象面の位置検出
装置としたことを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention of claim 1 scans a point or linear luminous flux from a light source through a scanning means and targets the scanned luminous flux. By projecting onto the surface, a secondary light source image of the light source is formed by the light flux on the target surface, and
In a position detection device for a target surface, which is provided with an optical system configured to guide a light beam from a next light source to a light receiving sensor and output a detection signal used for position detection of the target surface from the sensor,
The target surface position detecting device is provided with signal processing means for ignoring the position detection result by the detection signal during the period when the movement of the secondary light source by the scanning means is substantially stopped. .

【0036】即ち、より具体的には、2次光源がほぼ停
止する期間の位置検出信号を強制的にある一定の値(例
えば、主光学系の焦点の位置と対象面の位置ズレがゼロ
の時の値)に置き換えることで、この期間の信号の影響
を受けずに位置検出を可能にするものである。
More specifically, more specifically, the position detection signal in a period in which the secondary light source is almost stopped is forcibly fixed to a certain value (for example, the focus position of the main optical system and the position shift of the target surface are zero). By replacing the time value), the position can be detected without being affected by the signal in this period.

【0037】このような処理をした信号は、時間的に断
続的にしか位置検出情報を含まないことになるが、走査
の1周期以上の期間にわたり時間平均を取ることで連続
した情報に戻すことができる。この場合の出力は、上記
ある一定値と位置検出情報を、置き換えの比率で重み付
けして平均したものになる。
The signal processed in this way contains the position detection information only intermittently in time, but it is possible to restore the continuous information by taking the time average over a period of one or more scanning periods. You can The output in this case is an average of the certain value and the position detection information weighted by the replacement ratio.

【0038】また、請求項2の発明は、対象物に臨ませ
た対物レンズを介して前記対象面の検査または測定を行
うための主光学系と、前記光源からの点状又は線状の光
束を前記対物レンズを介して前記対象面に投影して、前
記対象面上に前記光束による前記光源の2次光源像を結
像させ、且つ、前記2次光源からの光束を前記対物レン
ズを介して受光センサに案内するサブ光学系を備え、前
記サブ光学系は、前記光源からの点または線状の光束を
走査する走査手段を光路途中に有すると共に、前記走査
手段の高速走査位置と前記対物レンズの瞳位置とを共役
にするための光学部材を前記走査手段と前記瞳位置との
間に有する対象面の位置検出装置に於いて、前記走査手
段による前記2次光源の移動が実質的にほぼ停止する期
間、前記検出信号による位置検出結果を無視させる信号
処理手段が設けられている対象面の位置検出装置とした
ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a main optical system for inspecting or measuring the target surface through an objective lens facing an object, and a point-like or linear light beam from the light source. Is projected onto the target surface via the objective lens to form a secondary light source image of the light source on the target surface by the light flux, and the light flux from the secondary light source is passed through the objective lens. A sub-optical system for guiding the light to the light-receiving sensor, the sub-optical system having a scanning means for scanning a point or linear luminous flux from the light source in the optical path, and a high-speed scanning position of the scanning means and the objective. In a position detecting device for a target surface having an optical member for conjugating the pupil position of a lens between the scanning means and the pupil position, the movement of the secondary light source by the scanning means is substantially The detection signal during the almost stopped period Signal processing means to ignore the position detection result by characterized in that the position detecting device of the target surface is provided.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図6に基づいて説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.

【0040】[第1実施例]図1〜図4は、本発明の第
1実施例を示したものである。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention.

【0041】<光学系>図1において、に示した光学装
置は、観察用の主光学系10と、TTL型光てこ方式の
位置光学系検出系(位置検出装置)としてのサブ光学系
11を有する。この主光学系10は、共通の光学部品、
すなわち対物レンズ10a、ビームスプリッタ10b、
その他の光学部材(図示せず)を備えている。また、位
置検出光学系11は、主光学系10と共通の光学部材、
すなわち対物レンズ10a、ビームスプリッタ10bを
有する。
<Optical System> The optical device shown in FIG. 1 includes a main optical system 10 for observation and a sub optical system 11 as a position optical system detection system (position detection device) of the TTL type optical lever system. Have. The main optical system 10 includes common optical components,
That is, the objective lens 10a, the beam splitter 10b,
Other optical members (not shown) are provided. Further, the position detection optical system 11 is an optical member common to the main optical system 10,
That is, it has an objective lens 10a and a beam splitter 10b.

【0042】サブ光学系11では、照明光源12からの
点状又は線状の光束を投影用補助レンズ13、走査鏡2
1(走査手段)、レンズ22a、22b(光学部材)か
らなる光学系22、ビームスプリッタ10b、対物レン
ズ10aを介して対象物8の対象面8aに投影結像させ
て、対象面8aに2次光源像を結像させるようになって
いる。尚、照明光源12にはレーザーダイオード等が用
いられる。しかも、照明光源12は、光源駆動部101
により駆動制御されて、高周波で点滅させられる。
In the sub optical system 11, the point-like or line-like light beam from the illumination light source 12 is projected onto the auxiliary lens 13 and the scanning mirror 2.
1 (scanning means), an optical system 22 including lenses 22a and 22b (optical members), a beam splitter 10b, and an objective lens 10a to project and form an image on a target surface 8a of a target object 8 to form a secondary image on the target surface 8a. A light source image is formed. A laser diode or the like is used for the illumination light source 12. Moreover, the illumination light source 12 includes the light source driving unit 101.
It is driven and controlled by and is made to blink at high frequency.

【0043】光学系22は、走査鏡21で偏向された光
束が、偏向される前の光束と交差する位置31を対物レ
ンズ10aの瞳位置23と共役にしている。この走査鏡
21は演算制御回路30で駆動制御されるようになって
いる。しかも、2次光源像は、対物レンズ10a、ビー
ムスプリッタ10b、光学系22、走査鏡21、受光系
の受光用(結像用)の補助レンズ14を介して受光セン
サ15に結像されるようになっている。この受光センサ
15には、本実施例では、PSDが用いられている。
The optical system 22 makes the position 31 where the light beam deflected by the scanning mirror 21 intersects with the light beam before being deflected, conjugate with the pupil position 23 of the objective lens 10a. The scanning mirror 21 is driven and controlled by the arithmetic control circuit 30. In addition, the secondary light source image is formed on the light receiving sensor 15 through the objective lens 10a, the beam splitter 10b, the optical system 22, the scanning mirror 21, and the light receiving (image forming) auxiliary lens 14 of the light receiving system. It has become. A PSD is used for the light receiving sensor 15 in this embodiment.

【0044】そして、この受光センサ15からの出力信
号は演算制御回路30に入力される。この演算制御回路
30は、受光センサ15からの出力信号を基に2次光源
の重心位置、或いは、光量分布を算出させる事により、
対象面8aの各部の位置を知る事ができる。
The output signal from the light receiving sensor 15 is input to the arithmetic control circuit 30. The arithmetic control circuit 30 calculates the barycentric position of the secondary light source or the light amount distribution based on the output signal from the light receiving sensor 15,
The position of each part of the target surface 8a can be known.

【0045】この様に構成すると、温度変化などによる
焦点位置検出光学系と主光学系の位置ズレや焦点距離の
変化を無視できるようになり、より精度良く焦点位置を
検出できる。また、通常、対物レンズ10aは対象物8
側にテレセントリックであるので、位置31と対物レン
ズ10aの瞳位置23を共役にする事で、走査鏡21に
より光源12からの光束を走査しても対象面8aへの入
射角αは変化せず、2Δβtanα(Δは被検面の上下
方向の移動量、βは、対物レンズ10aと受光系の光学
倍率、αは、図6に示す入射角)で表される対象面8a
の上下変動量と対象面8aでの2次光源の移動量の関係
が変化しないので、焦点位置の検出精度を高く保つこと
ができる。
With this configuration, it becomes possible to ignore the positional deviation between the focal position detecting optical system and the main optical system and the change in the focal length due to temperature changes and the like, and the focal position can be detected more accurately. Further, the objective lens 10a is usually the object 8
Since it is telecentric on the side, the position 31 and the pupil position 23 of the objective lens 10a are made conjugate, so that the incident angle α to the target surface 8a does not change even when the scanning mirror 21 scans the light beam from the light source 12. The target surface 8a represented by 2Δβtanα (Δ is the amount of vertical movement of the surface to be inspected, β is the optical magnification of the objective lens 10a and the light receiving system, and α is the incident angle shown in FIG. 6).
Since the relationship between the amount of vertical movement of the secondary light source and the amount of movement of the secondary light source on the target surface 8a does not change, it is possible to maintain high accuracy in detecting the focal position.

【0046】<演算制御回路30>上述した、演算制御
回路(信号処理手段)30は、図2に示したように、図
4(a)に示したような基準信号301を発生させる発振
器102と、発振器102からの基準信号301に基づ
いて作動制御されるガルバノメータ或はボイスコイル等
の駆動回路103と、この駆動回路103により走査鏡
21を揺動駆動する走査鏡駆動装置103aを有する。
<Operation Control Circuit 30> As described above, the operation control circuit (signal processing means) 30 includes the oscillator 102 for generating the reference signal 301 as shown in FIG. A drive circuit 103 such as a galvanometer or a voice coil whose operation is controlled based on a reference signal 301 from an oscillator 102, and a scan mirror drive device 103a for swinging the scan mirror 21 by the drive circuit 103.

【0047】この演算制御回路30は、図2に示したよ
うに、受光センサ15からの信号を処理して最終的焦点
検出出力Cにする信号処理回路104を有する。この信
号処理回路104の具体例は、図3に示してある。
As shown in FIG. 2, the arithmetic control circuit 30 has a signal processing circuit 104 for processing the signal from the light receiving sensor 15 to obtain the final focus detection output C. A concrete example of the signal processing circuit 104 is shown in FIG.

【0048】受光センサ15は、図3に示したように2
つの信号A,Bを出力する。この信号A,Bには、位置
情報が、照明光源の点滅周波数で変調された交流信号と
して含まれている。そして、それぞれの信号A,Bを、
ヘッドアンプ105、106で増幅する。バンドパスフ
ィルタ(BPF)107、108で照明光源12の点滅
周波数成分のみを取り出し、検波回路109、110、
及び、ローパスフィルタ(LPF)111、112によ
り、照明光源の点滅成分を分離し、位置情報成分のみを
取り出す。このような変調技術を用いることで、ここま
での回路で発生する直流誤差を回避する。
As shown in FIG.
It outputs two signals A and B. The signals A and B include position information as an AC signal modulated at the blinking frequency of the illumination light source. Then, the respective signals A and B are
It is amplified by the head amplifiers 105 and 106. Bandpass filters (BPF) 107, 108 extract only the blinking frequency component of the illumination light source 12, and the detection circuits 109, 110,
The low-pass filters (LPF) 111 and 112 separate the blinking component of the illumination light source and extract only the position information component. By using such a modulation technique, the DC error generated in the circuits up to this point is avoided.

【0049】加算回路113、減算回路114、及び、
割算回路115により(A’−B’)/(A’+B’)
を計算する。これが対象面8aの位置を示す位置信号C
になる。増幅回路116は、信号の振幅を整えるための
バッファアンプである。
The adder circuit 113, the subtractor circuit 114, and
(A'-B ') / (A' + B ') by the division circuit 115
Is calculated. This is the position signal C indicating the position of the target surface 8a.
become. The amplifier circuit 116 is a buffer amplifier for adjusting the signal amplitude.

【0050】なお、光学系には、位置により、わずかの
性能の不均一が存在するが、光束が走査によりこの不均
一の影響を受け、走査周波数或いはその高調波と同周波
数のノイズ成分が位置信号Cに含まれることがある。こ
れが問題となる場合には、走査鏡21の走査周波数より
も低い周波数成分のみ透過するローパスフィルタ(LP
F)117を付加して、この周波数成分を取り除くこと
がある。更に、演算制御回路30は、遅延回路201,
位相検出回路202,ゲート回路203及び平均化回路
204を有する。
In the optical system, there is a slight non-uniformity of the performance depending on the position, but the light beam is affected by the non-uniformity due to the scanning, and the noise component of the same frequency as the scanning frequency or its harmonics is located. It may be included in signal C. If this causes a problem, a low-pass filter (LP) that transmits only frequency components lower than the scanning frequency of the scanning mirror 21 is transmitted.
F) 117 may be added to remove this frequency component. Further, the arithmetic control circuit 30 includes a delay circuit 201,
It has a phase detection circuit 202, a gate circuit 203, and an averaging circuit 204.

【0051】上述の発振器102から出力される基準信
号301は、図4では正弦波となる。この基準信号30
1は、上述したように走査鏡駆動回路103を介して走
査鏡21を作動制御すると共に、遅延回路201に入力
される。この様に、発振器102からの基準信号301
により走査鏡21が動作させられるが、走査鏡21は機
械的に動作させられるために、走査鏡21は図4におい
て基準信号301より僅かに遅れて動作する。
The reference signal 301 output from the oscillator 102 described above is a sine wave in FIG. This reference signal 30
1 controls the operation of the scanning mirror 21 via the scanning mirror drive circuit 103 as described above, and is input to the delay circuit 201. Thus, the reference signal 301 from the oscillator 102
The scanning mirror 21 is operated by, but since the scanning mirror 21 is mechanically operated, the scanning mirror 21 operates slightly later than the reference signal 301 in FIG.

【0052】この為に、基準信号301は、遅延回路2
01に入力されて動作遅れの分だけ遅延させられて出力
される。即ち、この遅延回路201は、図4(b)に示し
たように基準信号301に対する走査鏡21の動作遅れ
の時間ta(t0〜t1)だけ、発振器102からの基
準信号301(正弦波)を遅延させて、基準信号301
に対して僅かに時間taだけ遅れる走査鏡21の動作と
同位相の信号302にする。尚、遅延回路201は、図
4(c)に示したように、信号302に対して90度ずれ
た位置信号302´を出力するように設定してもよい。
この様な遅延回路201からの出力である位置信号30
2又は302´は位相回路202に入力するようになっ
ている。
For this reason, the reference signal 301 is the delay circuit 2
It is input to 01, delayed by an operation delay, and output. That is, the delay circuit 201 outputs the reference signal 301 (sine wave) from the oscillator 102 for the time ta (t0 to t1) of the operation delay of the scanning mirror 21 with respect to the reference signal 301 as shown in FIG. Delay the reference signal 301
The signal 302 having the same phase as that of the operation of the scanning mirror 21 which is slightly delayed by the time ta. The delay circuit 201 may be set so as to output a position signal 302 ′ that is shifted by 90 degrees with respect to the signal 302, as shown in FIG.
The position signal 30 which is the output from the delay circuit 201
2 or 302 ′ is input to the phase circuit 202.

【0053】この際、基準信号301である正弦波の特
性から、位置検出信号を無視する期間が長いときは同位
相の信号302とし、位置検出信号を無視する期間が短
いときは90度ずれた位相の位置信号302´にする
と、次に示すゲート信号303を位相回路202で作る
とき正弦波の変化率の大きいところを参照することが出
来、調整を簡単にできる。
At this time, from the characteristics of the sine wave which is the reference signal 301, the signal 302 of the same phase is used when the period in which the position detection signal is ignored is long, and is shifted by 90 degrees when the period in which the position detection signal is ignored is short. When the phase position signal 302 'is used, it is possible to refer to a portion having a large sine wave change rate when the gate signal 303 shown below is generated by the phase circuit 202, and the adjustment can be simplified.

【0054】即ち、この位相検出回路202は、位置信
号302又は302´を基に、図4(d)に示したような
位置検出信号を無視すべき位相期間(t2〜t3,t4
〜t5,t6〜t7)を表すパルスのスゲート信号30
3を作り出し、ゲート回路203に入力する。この際の
ゲート信号303のパルス幅は、走査鏡21の走査範囲
と2次光源のサイズの比を参考にして、実際の誤差の大
きさを見ながら決める。例えば、正弦波駆動の場合、走
査の端の部分で、位相角にして最大30度の期間2次光
源と反射率境界が重なる可能性のあるとき、30度を基
準にして、所望の量、誤差が低減できる位相角に設定す
る。
That is, the phase detection circuit 202 is based on the position signal 302 or 302 ', and the phase detection period (t2 to t3, t4) shown in FIG.
~ T5, t6 to t7) pulse gate signal 30
3 is generated and input to the gate circuit 203. At this time, the pulse width of the gate signal 303 is determined by referring to the ratio between the scanning range of the scanning mirror 21 and the size of the secondary light source while observing the actual error size. For example, in the case of sine wave drive, when there is a possibility that the secondary light source and the reflectance boundary overlap at the end of scanning for a phase angle of 30 degrees at the maximum, a desired amount is set based on 30 degrees. Set the phase angle so that the error can be reduced.

【0055】このゲート回路203は、位相回路202
からのゲート信号303に従って、位置検出信号Cを出
力するか、一定値発生回路205からの一定値信号30
4を出力するかを切り換えて、図4(e)に示したように
交互の位置信号Cと一定値信号304の混合信号c´を
信号平均化回路204に入力する。
This gate circuit 203 is a phase circuit 202.
The position detection signal C is output according to the gate signal 303 from the constant value signal 30 from the constant value generation circuit 205.
4 is switched, and the mixed signal c ′ of the alternating position signal C and the constant value signal 304 is input to the signal averaging circuit 204 as shown in FIG.

【0056】この平均化回路204は、図4(f)に示し
たように、ゲート回路203の出力信号c´を時間平均
し、位置検出信号と、一定値304の平均を求めて信号
c´´として出力する。尚、この出力を、サーボアンプ
などの時間平均特性を持つ回路で使用する場合などは、
条件次第で平均化回路を省略できる。
As shown in FIG. 4 (f), the averaging circuit 204 time-averages the output signal c'of the gate circuit 203, obtains the average of the position detection signal and the constant value 304, and obtains the signal c '. Output as'. When using this output in a circuit with time-averaged characteristics such as a servo amplifier,
The averaging circuit can be omitted depending on the conditions.

【0057】このように構成することで、位置検出誤差
が大きい部分を平均に含めなくて良くなるので、位置検
出誤差を改善できる。
With this configuration, it is not necessary to include in the average a portion having a large position detection error, so that the position detection error can be improved.

【0058】また、走査の両端では位置検出をしないと
いう本発明の特性を、より積極的に精度向上に利用する
こともできる。すなわち、従来のPSDを用いた受光方
式では、常に受光センサ15に2次光源の像が結像して
いる必要があった。しかも、照明光が受光センサ15に
入射しなくなると、受光センサ15は周囲の迷光の重心
を位置データとして検出してしまい、誤動作を起こして
しまう。従って、照明光源12からの光は、つねに光学
系の有効範囲をはみ出したりしてはならなかった。しか
し、本実施例では、走査の両端に、位置検出信号を出力
しなくても良い期間(範囲)が存在する。すなわち、こ
の期間は、照明光源12からの光が光学系の有効範囲の
外に出ても問題がない。従って、位置検出信号を実際に
利用する部分が光学系の有効範囲をいっぱいに使うよう
に走査鏡21の走査範囲を広げることができる。
Further, the characteristic of the present invention that position detection is not performed at both ends of scanning can be utilized more positively for accuracy improvement. That is, in the conventional light receiving method using PSD, it is necessary that the image of the secondary light source is always formed on the light receiving sensor 15. Moreover, when the illumination light does not enter the light-receiving sensor 15, the light-receiving sensor 15 detects the center of gravity of the stray light in the surroundings as position data, causing a malfunction. Therefore, the light from the illumination light source 12 should not always go beyond the effective range of the optical system. However, in this embodiment, there is a period (range) in which the position detection signal may not be output at both ends of scanning. That is, during this period, there is no problem even if the light from the illumination light source 12 goes out of the effective range of the optical system. Therefore, the scanning range of the scanning mirror 21 can be expanded so that the portion actually using the position detection signal uses the effective range of the optical system to the full.

【0059】このように調整すると、走査範囲の中央付
近に反射率境界がかかった場合でも、走査範囲を広げた
分平均効果を高めることができる。
By adjusting in this way, even if a reflectance boundary is formed near the center of the scanning range, the averaging effect can be increased by expanding the scanning range.

【0060】[第2実施例]図5は、本発明の第2実施
例を示したものである。図2と同一の機能に関しては同
一の参照番号を付加し、説明を省略する。
[Second Embodiment] FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. The same functions as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0061】本実施例では、発振器102、遅延回路2
01、位相検出回路202を、デジタルシンセサイザ2
05で置き換えている。即ち、ディジタルシンセサイザ
205からの出力で走査鏡駆動回路103を駆動制御す
ると共に、ゲート回路203を動作制御するようにして
いる。このデジタル信号合成技術を用いれば、複雑なア
ナログ回路を用いずとも、必要な信号を得ることができ
る。
In this embodiment, the oscillator 102 and the delay circuit 2
01, the phase detection circuit 202, the digital synthesizer 2
Replaced with 05. That is, the scanning mirror drive circuit 103 is driven and controlled by the output from the digital synthesizer 205, and the operation of the gate circuit 203 is controlled. By using this digital signal synthesizing technique, a necessary signal can be obtained without using a complicated analog circuit.

【0062】しかも、ゲート回路203による信号のゲ
ート処理にも工夫を施してある。すなわち、ゲート回路
203は、信号処理回路104からの位置信号Cが入力
されるA/D変換回路206と、このA/D変換回路2
06でA/D変換された信号を一次記憶するメモリ20
7と、このメモリ207からのデータをD/A変換する
D/A変換回路208を有する。このD/A変換回路2
08は、走査の両端部分を除いたデータを、A/D変換
したときよりも遅い周期でD/A変換して、見かけ上、
位置検出信号が途切れないようにし、信号を利用しやす
くする様になっている。
Moreover, the gate processing of the signal by the gate circuit 203 is also devised. That is, the gate circuit 203 includes the A / D conversion circuit 206 to which the position signal C from the signal processing circuit 104 is input, and the A / D conversion circuit 2
Memory 20 for temporarily storing the signal A / D converted in 06
7 and a D / A conversion circuit 208 for D / A converting the data from the memory 207. This D / A conversion circuit 2
In 08, the data excluding both end portions of the scan is D / A converted at a cycle slower than the A / D conversion, and apparently,
The position detection signal is not interrupted so that the signal can be used easily.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、光源
からの点または線状の光束を走査手段を介して走査し
て、この走査された光束を対象面に投影することによ
り、前記対象面上に前記光束による前記光源の2次光源
像を結像させると共に、前記2次光源からの光束を受光
センサに案内して、対象面の位置検知に用いる検出信号
を前記センサから出力させる様にした光学系を備える対
象面の位置検出装置に於いて、前記走査手段による前記
2次光源の移動が実質的にほぼ停止する期間、前記検出
信号による位置検出結果を無視させる信号処理手段が設
けられている構成としたので、即ち、走査手段による2
次光源の移動が実質ほぼ停止する期間の位置検出結果を
無視するよう構成したので、反射率境界で生じる誤差を
軽減し、より精度の高い位置検出装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, the point or linear luminous flux from the light source is scanned through the scanning means, and the scanned luminous flux is projected onto the target surface to thereby obtain the target object. A secondary light source image of the light source is formed on the surface by the light flux, the light flux from the secondary light source is guided to a light receiving sensor, and a detection signal used for position detection of the target surface is output from the sensor. In the position detecting apparatus for a target surface including the optical system described above, signal processing means for ignoring the position detection result by the detection signal is provided during a period in which the movement of the secondary light source by the scanning means is substantially stopped. Since it is configured as described above, that is, 2 by the scanning means.
Since the position detection result during the period when the movement of the next light source is substantially stopped is ignored, it is possible to reduce the error generated at the reflectance boundary and provide a position detection device with higher accuracy.

【0064】しかも、この構成によれば、光学系はその
ままで、従来の信号処理回路に機能を追加することで本
発明を実施することが出来るので、すでにある装置の性
能を改善することも容易である。
Moreover, according to this configuration, the present invention can be implemented by adding a function to the conventional signal processing circuit without changing the optical system, so that it is easy to improve the performance of the existing device. Is.

【0065】また、このような処理をした信号は、時間
的に断続的にしか位置検出情報を含まないことになる
が、走査の1周期以上の期間にわたり時間平均を取るこ
とで連続した情報に戻すことができる。この場合の出力
は、上記ある一定値と位置検出情報を、置き換えの比率
で重み付けして平均したものになる。
Further, the signal processed in this way contains the position detection information only intermittently in time, but by taking a time average over a period of one cycle or more of scanning, it becomes continuous information. Can be returned. The output in this case is an average of the certain value and the position detection information weighted by the replacement ratio.

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

【図1】この発明に係る対象面の位置検出装置の第1実
施例を示す光学系の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system showing a first embodiment of a position detecting device for a target surface according to the present invention.

【図2】図1に示した信号処理系の機能ブロックを示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing functional blocks of a signal processing system shown in FIG.

【図3】図2に示した信号処理回路の詳細なブロック図
である。
FIG. 3 is a detailed block diagram of the signal processing circuit shown in FIG.

【図4】図2における各部の信号と、その概略タイミン
グ関係を示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing signals of respective parts in FIG. 2 and schematic timing relationships thereof.

【図5】この発明の対象面の位置検出装置にかかる第2
実施例の信号処理系の機能ブロックを示す説明図であ
る。
FIG. 5 shows a second position detecting device for a target surface according to the present invention.
It is an explanatory view showing a functional block of a signal processing system of an example.

【図6】図5における各部の信号と、その概略タイミン
グ関係を示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing signals of respective parts in FIG. 5 and schematic timing relationships thereof.

【図7】従来の対象面の位置検出装置の光学系の一例を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an optical system of a conventional target surface position detection device.

【図8】従来の対象面の位置検出装置の光学系の他の例
を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of the optical system of the conventional target surface position detection device.

【図9】従来の対象面の位置検出装置の信号処理系の機
能ブロックの一例を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of functional blocks of a signal processing system of a conventional target surface position detection device.

【図10】対象面の反射率の変化の境界と走査の関係の
一例を説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between a boundary of change in reflectance of the target surface and scanning.

【図11】対象面の反射率の変化の境界と走査の関係の
他の一例を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating another example of the relationship between the boundary of the change in the reflectance of the target surface and the scanning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8…対象物 8a…対象面 10…主光学系 10a…対物レンズ 11…サブ光学系(位置光学系検出系) 12…照明光源12 21…走査鏡21(走査手段) 22…光学系22 22a、22b…レンズ(光学部材) 31…位置 23…対物レンズ10aの瞳位置 15…受光センサ 30…演算制御回路(信号処理手段) 8 ... Object 8a ... Object surface 10 ... Main optical system 10a ... Objective lens 11 ... Sub optical system (positional optical system detection system) 12 ... Illumination light source 12 21 ... Scanning mirror 21 (scanning means) 22 ... Optical system 22 22a, 22b ... Lens (optical member) 31 ... Position 23 ... Pupil position of the objective lens 10a 15 ... Light receiving sensor 30 ... Arithmetic control circuit (signal processing means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの点または線状の光束を走査手
段を介して走査して、この走査された光束を対象面に投
影することにより、前記対象面上に前記光束による前記
光源の2次光源像を結像させると共に、前記2次光源か
らの光束を受光センサに案内して、対象面の位置検知に
用いる検出信号を前記センサから出力させる様にした光
学系を備える対象面の位置検出装置に於いて、 前記走査手段による前記2次光源の移動が実質的にほぼ
停止する期間、前記検出信号による位置検出結果を無視
させる信号処理手段が設けられていることを特徴とする
対象面の位置検出装置。
1. A point or linear light beam from a light source is scanned by a scanning means, and the scanned light beam is projected onto a target surface, whereby the light source 2 of the light source is projected onto the target surface. Position of the target surface including an optical system for forming a secondary light source image, guiding the light flux from the secondary light source to the light receiving sensor, and outputting a detection signal used for position detection of the target surface from the sensor The detection device is provided with signal processing means for ignoring the position detection result by the detection signal during the period when the movement of the secondary light source by the scanning means is substantially stopped. Position detection device.
【請求項2】 対象物に臨ませた対物レンズを介して前
記対象面の検査または測定を行うための主光学系と、前
記光源からの点状又は線状の光束を前記対物レンズを介
して前記対象面に投影して、前記対象面上に前記光束に
よる前記光源の2次光源像を結像させ、且つ、前記2次
光源からの光束を前記対物レンズを介して受光センサに
案内するサブ光学系を備え、 前記サブ光学系は、前記光源からの点または線状の光束
を走査する走査手段を光路途中に有すると共に、前記走
査手段の高速走査位置と前記対物レンズの瞳位置とを共
役にするための光学部材を前記走査手段と前記瞳位置と
の間に有する対象面の位置検出装置に於いて、 前記走査手段による前記2次光源の移動が実質的にほぼ
停止する期間、前記検出信号による位置検出結果を無視
させる信号処理手段が設けられていることを特徴とする
対象面の位置検出装置。
2. A main optical system for inspecting or measuring the target surface via an objective lens facing an object, and a point-like or linear light beam from the light source via the objective lens. A sub that projects onto the target surface to form a secondary light source image of the light source on the target surface by the light flux, and guides the light flux from the secondary light source to the light receiving sensor via the objective lens. An optical system is provided, and the sub-optical system has a scanning means for scanning a point or linear luminous flux from the light source in the optical path, and a high-speed scanning position of the scanning means and a pupil position of the objective lens are conjugated. In a position detecting device for a target surface having an optical member for controlling the movement of the secondary light source between the scanning means and the pupil position, the detection is performed during a period when movement of the secondary light source by the scanning means is substantially stopped. No position detection result by signal Position detecting device of the target surface, characterized in that is provided with signal processing means for.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001082926A (en) * 1999-09-14 2001-03-30 Sony Corp Mechanism and method for controlling focal position and apparatus and method for inspecting semiconductor wafer
CN107656364A (en) * 2017-11-16 2018-02-02 宁波舜宇仪器有限公司 A kind of micro imaging system and its real-time focusing method

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