JPH05275313A - 焦点位置検出装置 - Google Patents
焦点位置検出装置Info
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- JPH05275313A JPH05275313A JP4067345A JP6734592A JPH05275313A JP H05275313 A JPH05275313 A JP H05275313A JP 4067345 A JP4067345 A JP 4067345A JP 6734592 A JP6734592 A JP 6734592A JP H05275313 A JPH05275313 A JP H05275313A
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- JP
- Japan
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- optical system
- light
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 正確な高さ検出を実現するとともに任意の高
さに焦点を合わせる。 【構成】 複数点を検出可能な受光センサー（１５）を
設ける。受光センサー１５の受光アレイを段差形状に応
じて任意に選択し、グループ（Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇ
ｄ、Ｇｅ）分けする。各グループからの計測値に各グル
ープ毎に定められた所定の重み係数（Ｗ１〜Ｗ５）を掛
けて平均化し、目標焦点位置（ＢＺ）を求める。目標焦
点位置（ＢＺ）がベストフォーカス位置（Ｆｏ）となる
ようにＺステージ２０を制御する。
さに焦点を合わせる。 【構成】 複数点を検出可能な受光センサー（１５）を
設ける。受光センサー１５の受光アレイを段差形状に応
じて任意に選択し、グループ（Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇ
ｄ、Ｇｅ）分けする。各グループからの計測値に各グル
ープ毎に定められた所定の重み係数（Ｗ１〜Ｗ５）を掛
けて平均化し、目標焦点位置（ＢＺ）を求める。目標焦
点位置（ＢＺ）がベストフォーカス位置（Ｆｏ）となる
ようにＺステージ２０を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦点位置検出装置に関
し、特に半導体製造装置に使用される焦点位置検出装置
に関するものである。
し、特に半導体製造装置に使用される焦点位置検出装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体検出装置における焦点位置
検出装置としては、本願と同一出願人が提案した特開昭
５８−１１３７０６号公報等に開示されているように、
投影レンズによってマスクパターンが転写される位置に
配設された半導体ウエハに対し、斜め方向から検出光を
照射する斜め入射型の焦点位置検出装置が用いられてい
る。
検出装置としては、本願と同一出願人が提案した特開昭
５８−１１３７０６号公報等に開示されているように、
投影レンズによってマスクパターンが転写される位置に
配設された半導体ウエハに対し、斜め方向から検出光を
照射する斜め入射型の焦点位置検出装置が用いられてい
る。
【０００３】この焦点検出装置は、半導体ウエハの表面
を被検面として、該被検面にスリット状のパターンをス
リットの長手方向が、入射光と反射光で張る平面、即ち
入射面と垂直になるような方向で投射し、その反射光を
光電変換素子でなる検出手段上で再結像させ、検出手段
上の反射光の入射位置を判知し得るようになされてい
る。
を被検面として、該被検面にスリット状のパターンをス
リットの長手方向が、入射光と反射光で張る平面、即ち
入射面と垂直になるような方向で投射し、その反射光を
光電変換素子でなる検出手段上で再結像させ、検出手段
上の反射光の入射位置を判知し得るようになされてい
る。
【０００４】ところで、近年においてはＬＳＩ（Large
Scale Integration)の高集積化に伴い、ウエハ上の露光
領域（ショット領域）により微細なパターンの転写する
ことが望まれており、これに対応するために投影レンズ
の開口数ＮＡ(Numerical Apature) は大きく構成されて
いる。これにより、投影対物レンズの焦点深度が浅くな
るので、露光領域をより正確かつ確実に投影対物レンズ
の焦点位置（焦点深度内）に位置づけることが望まれて
いる。
Scale Integration)の高集積化に伴い、ウエハ上の露光
領域（ショット領域）により微細なパターンの転写する
ことが望まれており、これに対応するために投影レンズ
の開口数ＮＡ(Numerical Apature) は大きく構成されて
いる。これにより、投影対物レンズの焦点深度が浅くな
るので、露光領域をより正確かつ確実に投影対物レンズ
の焦点位置（焦点深度内）に位置づけることが望まれて
いる。
【０００５】また、投影露光装置による露光領域の大型
化が進んでいる。これにより、１回の露光でＬＳＩチッ
プ自体の露光面積の大型化を図った焼付けを行ったり、
あるいは１回の露光で複数のＬＳＩチップの焼付けを行
っている。このため、大型化する露光領域全体をより正
確かつ確実に投影対物レンズの焦点位置（焦点深度内）
に位置づけることが望まれている。
化が進んでいる。これにより、１回の露光でＬＳＩチッ
プ自体の露光面積の大型化を図った焼付けを行ったり、
あるいは１回の露光で複数のＬＳＩチップの焼付けを行
っている。このため、大型化する露光領域全体をより正
確かつ確実に投影対物レンズの焦点位置（焦点深度内）
に位置づけることが望まれている。
【０００６】さらに、複数のＬＳＩチップをまとめて露
光する場合、及び露光するＬＳＩチップのサイズ（露光
領域のサイズ）を変更する場合には、検出すべき被検面
の適切な箇所に位置検出のための照射光が当たらず、こ
の照射光の位置を変更する必要がある。従来の焦点検出
装置で対応するためには、ウエハ上の露光領域での位置
検出を複数箇所で行うことが必要であった。このため、
必要な検出箇所に焦点検出装置からのスリット光を投射
して、これらの位置を検出するために、ウエハを載置し
ているステージを逐次移動させることが考えられるが、
スループットの低下を避けられない問題がある。
光する場合、及び露光するＬＳＩチップのサイズ（露光
領域のサイズ）を変更する場合には、検出すべき被検面
の適切な箇所に位置検出のための照射光が当たらず、こ
の照射光の位置を変更する必要がある。従来の焦点検出
装置で対応するためには、ウエハ上の露光領域での位置
検出を複数箇所で行うことが必要であった。このため、
必要な検出箇所に焦点検出装置からのスリット光を投射
して、これらの位置を検出するために、ウエハを載置し
ているステージを逐次移動させることが考えられるが、
スループットの低下を避けられない問題がある。
【０００７】また、感光基板上のショット領域内の複数
点（例えば５点）の夫々に、投影光学系を介することな
くピンホール像を斜入射方式で投射し、その反射像を２
次元位置検出素子（ＣＣＤ）で一括に受光する方式の多
点斜入射光式焦点検出系も、特開平２−１０２５１８号
公報等で知られている。しかしながら、各点の検出結果
はそれぞれ独立した情報として扱われていた。
点（例えば５点）の夫々に、投影光学系を介することな
くピンホール像を斜入射方式で投射し、その反射像を２
次元位置検出素子（ＣＣＤ）で一括に受光する方式の多
点斜入射光式焦点検出系も、特開平２−１０２５１８号
公報等で知られている。しかしながら、各点の検出結果
はそれぞれ独立した情報として扱われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、高さを検出しようとする被検査面に段差
がある場合、センサにより検出される場所の高さと焦点
を合わせようとする面の高さが一致しないことがあり、
実際の焦点合わせにおいては、事前に検出結果と合焦位
置のずれを求め、そのずれを見込んで面の高さを合わせ
る必要がある。このずれは検出点を複数化して段差の上
下で高さ位置を検出し、夫々の検出結果を平均化するこ
とも可能である。しかしながら、一部のセンサが高さ位
置を検出できない場合もあり、検出結果に誤差を生じて
しまうという問題点があった。
術においては、高さを検出しようとする被検査面に段差
がある場合、センサにより検出される場所の高さと焦点
を合わせようとする面の高さが一致しないことがあり、
実際の焦点合わせにおいては、事前に検出結果と合焦位
置のずれを求め、そのずれを見込んで面の高さを合わせ
る必要がある。このずれは検出点を複数化して段差の上
下で高さ位置を検出し、夫々の検出結果を平均化するこ
とも可能である。しかしながら、一部のセンサが高さ位
置を検出できない場合もあり、検出結果に誤差を生じて
しまうという問題点があった。
【０００９】また、露光領域内の面全体に光を照射し
て、平均化効果を上げて、合焦点を求める方式がある。
本方式の場合、照射面の平均段差しか求めることができ
ず、複数の段差を持つ被検査面の特定段差部分に合焦さ
せたくても、出来ないという問題点があった。さらに、
被検査面内の複数点の高さを検出することにより面の傾
きを検出することができるが、被検査面に段差がある場
合には、検出位置とその点での高さ位置から単純に傾き
を求めると誤差が大きいという問題点があった。
て、平均化効果を上げて、合焦点を求める方式がある。
本方式の場合、照射面の平均段差しか求めることができ
ず、複数の段差を持つ被検査面の特定段差部分に合焦さ
せたくても、出来ないという問題点があった。さらに、
被検査面内の複数点の高さを検出することにより面の傾
きを検出することができるが、被検査面に段差がある場
合には、検出位置とその点での高さ位置から単純に傾き
を求めると誤差が大きいという問題点があった。
【００１０】そこで本発明は、被検査面の高さと傾きを
正確に安定して検出する焦点位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。また、任意の高さ位置を合焦点とする
ことが可能な焦点位置検出装置を得ることを目的とす
る。
正確に安定して検出する焦点位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。また、任意の高さ位置を合焦点とする
ことが可能な焦点位置検出装置を得ることを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決の為に
本発明では、被検査面に対して斜め方向から該被検査面
上で所定形状を持つパターン光を投射する投射光学系
（２、３、４、５、６）と被検査面で反射されたパター
ン光の像を結像する結像光学系（９）と被検査面と光学
的にほぼ共役な位置に設けられ、所定形状の開口部を有
する受光側遮光手段（１４）と結像光学系により結像さ
れるパターン像と前記開口部とを相対的に移動させる移
動手段（１０、１１）と遮光手段を通過した前記パター
ン光を受光し、開口部と前記パターン光像との位置関係
に応じた信号を出力する受光手段（１５）とを有し、受
光手段からの信号に基づいて被検査面の高さ位置を検出
する焦点位置検出装置において、パターン像を複数の部
分に分割し、パターン像の少なくとも２つの部分を選択
的に検出する選択手段（１３）と；選択手段により選択
された前記パターン像の夫々について、被検査面の高さ
位置に対応する第１検出信号を出力する第１高さ位置検
出手段（３０Ｃ）と；第１検出信号の夫々に重み係数を
掛ける加重手段（３０Ｇ）と；加重後の信号の和を重み
係数の和で平均化して被検査面の高さに対応する第２検
出信号を出力する第２高さ位置検出手段（３０Ｇ）とを
備えた。
本発明では、被検査面に対して斜め方向から該被検査面
上で所定形状を持つパターン光を投射する投射光学系
（２、３、４、５、６）と被検査面で反射されたパター
ン光の像を結像する結像光学系（９）と被検査面と光学
的にほぼ共役な位置に設けられ、所定形状の開口部を有
する受光側遮光手段（１４）と結像光学系により結像さ
れるパターン像と前記開口部とを相対的に移動させる移
動手段（１０、１１）と遮光手段を通過した前記パター
ン光を受光し、開口部と前記パターン光像との位置関係
に応じた信号を出力する受光手段（１５）とを有し、受
光手段からの信号に基づいて被検査面の高さ位置を検出
する焦点位置検出装置において、パターン像を複数の部
分に分割し、パターン像の少なくとも２つの部分を選択
的に検出する選択手段（１３）と；選択手段により選択
された前記パターン像の夫々について、被検査面の高さ
位置に対応する第１検出信号を出力する第１高さ位置検
出手段（３０Ｃ）と；第１検出信号の夫々に重み係数を
掛ける加重手段（３０Ｇ）と；加重後の信号の和を重み
係数の和で平均化して被検査面の高さに対応する第２検
出信号を出力する第２高さ位置検出手段（３０Ｇ）とを
備えた。
【００１２】
【作用】本発明では、段差のある被検査面でも複数の異
なる点の高さ位置を検出し夫々の点における検出値に所
定の重みを掛けることにより、全体の平均的高さについ
て正確に求めることが可能となる。また、重み係数を調
整することにより、被検査面内での任意の位置を目標焦
点位置（合焦点）とすることができる。
なる点の高さ位置を検出し夫々の点における検出値に所
定の重みを掛けることにより、全体の平均的高さについ
て正確に求めることが可能となる。また、重み係数を調
整することにより、被検査面内での任意の位置を目標焦
点位置（合焦点）とすることができる。
【００１３】また、検出点をほぼ同じ段差（高さ）構造
を持つ被検査面に基づいてグループ分けし重みを掛ける
ことにより高さ検出精度が向上する。グループ分けする
ことで何らかの原因により一部の計測点で検出が不可能
となった場合でも焦点位置検出が対応可能となる。例え
ば、グループ内の他のセンサでの検出が可能であれば、
そのグループに対応する被検査面の高さ検出が可能なの
で、全体の平均的高さを求める場合の精度の低下が少な
くなる。また、グループ内ごとの検出結果に重み係数を
かけることにより、被検査面内での任意の位置を焦点位
置とすることができる。
を持つ被検査面に基づいてグループ分けし重みを掛ける
ことにより高さ検出精度が向上する。グループ分けする
ことで何らかの原因により一部の計測点で検出が不可能
となった場合でも焦点位置検出が対応可能となる。例え
ば、グループ内の他のセンサでの検出が可能であれば、
そのグループに対応する被検査面の高さ検出が可能なの
で、全体の平均的高さを求める場合の精度の低下が少な
くなる。また、グループ内ごとの検出結果に重み係数を
かけることにより、被検査面内での任意の位置を焦点位
置とすることができる。
【００１４】さらに、傾きを検出する際にも、ほぼ同じ
高さの段差ごとにグルーピングした検出点内部で傾きを
求めているので検出位置に依存する度合いが少なく、検
出結果に対する補正の必要性も小さくなる。
高さの段差ごとにグルーピングした検出点内部で傾きを
求めているので検出位置に依存する度合いが少なく、検
出結果に対する補正の必要性も小さくなる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例による斜入射光式の
ＡＦ系を備えた投影露光装置を部分的に示す図であり、
図１を参照して以下本発明の一実施例を説明する。図１
に示すＡＦ系は多点ＡＦ系を採用している。多点ＡＦと
は投影レンズＰＬの投影視野内の複数ケ所に、ウェハＷ
の光軸方向の位置ずれ（いわゆる焦点ずれ）を計測する
測定点を設けたものである。
ＡＦ系を備えた投影露光装置を部分的に示す図であり、
図１を参照して以下本発明の一実施例を説明する。図１
に示すＡＦ系は多点ＡＦ系を採用している。多点ＡＦと
は投影レンズＰＬの投影視野内の複数ケ所に、ウェハＷ
の光軸方向の位置ずれ（いわゆる焦点ずれ）を計測する
測定点を設けたものである。
【００１６】図１において、ウェハＷ上に塗布されたレ
ジストに対して非感光性の照明光ＩＬはスリット板１を
照明する。そしてスリット板１のスリットを通った光
は、レンズ系２、ミラー３、絞り４、投光用対物レンズ
５、及びミラー６を介してウェハＷを斜めに照射する。
このとき、ウェハＷの表面が最良結像面Ｆｏにあると、
スリット板１のスリットの像がレンズ系２、対物レンズ
５によってウェハＷの表面に結像される。また対物レン
ズ５の光軸とウェハ表面との角度は５〜１２度位に設定
され、スリット板１のスリット像の中心は、投影レンズ
ＰＬの光軸ＡＸがウェハＷと交差する点に位置する。
ジストに対して非感光性の照明光ＩＬはスリット板１を
照明する。そしてスリット板１のスリットを通った光
は、レンズ系２、ミラー３、絞り４、投光用対物レンズ
５、及びミラー６を介してウェハＷを斜めに照射する。
このとき、ウェハＷの表面が最良結像面Ｆｏにあると、
スリット板１のスリットの像がレンズ系２、対物レンズ
５によってウェハＷの表面に結像される。また対物レン
ズ５の光軸とウェハ表面との角度は５〜１２度位に設定
され、スリット板１のスリット像の中心は、投影レンズ
ＰＬの光軸ＡＸがウェハＷと交差する点に位置する。
【００１７】さてウェハＷで反射したスリット像光束
は、ミラー７、受光用対物レンズ８、レンズ系９、振動
ミラー１０、及び平行平面板（プレーンパラレル）１２
を介して受光用スリット板１４上に再結像される。振動
ミラー１０は受光用スリット板１４にできるスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させるもの
であり、プレーンパラレル１２はスリット板１４上のス
リットと、ウェハＷからの反射スリット像の振動中心と
の相対関係を、スリット長手方向と直交する方向にシフ
トさせるものである。そして振動ミラー１０は、発振器
（ＯＳＣ．）１６からの駆動信号でドライブされるミラ
ー駆動部（Ｍ−ＤＲＶ）１１により振動される。
は、ミラー７、受光用対物レンズ８、レンズ系９、振動
ミラー１０、及び平行平面板（プレーンパラレル）１２
を介して受光用スリット板１４上に再結像される。振動
ミラー１０は受光用スリット板１４にできるスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させるもの
であり、プレーンパラレル１２はスリット板１４上のス
リットと、ウェハＷからの反射スリット像の振動中心と
の相対関係を、スリット長手方向と直交する方向にシフ
トさせるものである。そして振動ミラー１０は、発振器
（ＯＳＣ．）１６からの駆動信号でドライブされるミラ
ー駆動部（Ｍ−ＤＲＶ）１１により振動される。
【００１８】こうして、スリット像が受光用スリット板
１４上で振動すると、スリット板１４のスリットを透過
した光束はアレイセンサー１５で受光される。このアレ
イセンサー１５はスリット板１４のスリットの長手方向
を複数の微小領域に分割し、各微小領域毎に個別の光電
セルを配列したものであり、ここではシリコンフォトダ
イオード、又はフォトトランジスタのアレイセンサーを
使うものとする。そしてアレイセンサー１５の各受光セ
ルからの信号はセレクター回路１３を介してセレクト、
又はグループ化されて、同期検波回路（ＰＳＤ）１７に
入力する。このＰＳＤ１７にはＯＳＣ．１６からの駆動
信号と同じ位相の交流信号が入力し、この交流信号の位
相を基準として同期整流が行なわれる。
１４上で振動すると、スリット板１４のスリットを透過
した光束はアレイセンサー１５で受光される。このアレ
イセンサー１５はスリット板１４のスリットの長手方向
を複数の微小領域に分割し、各微小領域毎に個別の光電
セルを配列したものであり、ここではシリコンフォトダ
イオード、又はフォトトランジスタのアレイセンサーを
使うものとする。そしてアレイセンサー１５の各受光セ
ルからの信号はセレクター回路１３を介してセレクト、
又はグループ化されて、同期検波回路（ＰＳＤ）１７に
入力する。このＰＳＤ１７にはＯＳＣ．１６からの駆動
信号と同じ位相の交流信号が入力し、この交流信号の位
相を基準として同期整流が行なわれる。
【００１９】このときＰＳＤ１７は、アレイセンサー１
５の中から選ばれた複数の受光セルの各出力信号を個別
に同期検波するために、複数の検波回路を備え、その各
検波出力信号ＦＳは主制御ユニット（ＭＣＵ）３０に出
力される。検波出力信号ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号
と呼ばれ、受光用スリット板１４のスリット中心とウェ
ハＷからの反射スリット像の振動中心とが一致したとき
に零レベルとなり、ウェハＷがその状態から上方に変位
しているときは正のレベル、ウェハＷが下方に変位して
いるときは負のレベルになる。したがって出力信号ＦＳ
が零レベルになるウェハＷの高さ位置が合焦点として検
出される。
５の中から選ばれた複数の受光セルの各出力信号を個別
に同期検波するために、複数の検波回路を備え、その各
検波出力信号ＦＳは主制御ユニット（ＭＣＵ）３０に出
力される。検波出力信号ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号
と呼ばれ、受光用スリット板１４のスリット中心とウェ
ハＷからの反射スリット像の振動中心とが一致したとき
に零レベルとなり、ウェハＷがその状態から上方に変位
しているときは正のレベル、ウェハＷが下方に変位して
いるときは負のレベルになる。したがって出力信号ＦＳ
が零レベルになるウェハＷの高さ位置が合焦点として検
出される。
【００２０】ただし、このような斜入射光方式では合焦
点（出力信号ＦＳが零レベル）となったウェハＷの高さ
位置が、いつでも最良結像面Ｆｏと必ず一致していると
いう保証はない。すなわち斜入射光方式では、その系自
体で決まる仮想的な基準面を有し、その基準面にウェハ
表面が一致したときにＰＳＤ出力信号ＦＳが零レベルに
なるのであって、基準面と最良結像面Ｆｏとは装置製造
時等に極力一致するように設定されてはいるが、長期間
に渡って一致しているという保証はない。そこで図１中
のプレーンパラレル１２を傾けることによって仮想的な
基準面を光軸ＡＸ方向に変位させることで、基準面と最
良結像面Ｆｏとの一致（又は位置関係の規定）をはかる
ことができる。
点（出力信号ＦＳが零レベル）となったウェハＷの高さ
位置が、いつでも最良結像面Ｆｏと必ず一致していると
いう保証はない。すなわち斜入射光方式では、その系自
体で決まる仮想的な基準面を有し、その基準面にウェハ
表面が一致したときにＰＳＤ出力信号ＦＳが零レベルに
なるのであって、基準面と最良結像面Ｆｏとは装置製造
時等に極力一致するように設定されてはいるが、長期間
に渡って一致しているという保証はない。そこで図１中
のプレーンパラレル１２を傾けることによって仮想的な
基準面を光軸ＡＸ方向に変位させることで、基準面と最
良結像面Ｆｏとの一致（又は位置関係の規定）をはかる
ことができる。
【００２１】また図１においてＭＣＵ３０は光電センサ
ー４５からの出力信号ＫＳを入力して、斜入射光式の多
点ＡＦ系をキャリブレーションする機能、プレーンパラ
レル１２の傾きを設定する機能、多点ＡＦ系の各出力信
号ＦＳに基づいて、Ｚステージ２０の駆動用モータ１９
をドライブする回路（Ｚ−ＤＲＶ）１８へ指令信号ＤＳ
を出力する機能、及びＸＹステージ２１を駆動する駆動
部（モータとその制御回路とを含む）２２へ指令を出力
する機能等を備えている。また、図１において、Ｚステ
ージ２０上にはレベリングステージ２３が設けられてお
り、ＭＣＵ３０は多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づい
て、レベリングステージ２３を駆動するレベリングステ
ージ駆動部２４（モータとその制御回路とを含む）への
指令を出力する機能も備えている。また、Ｚステージ２
０上には最良結像面Ｆｏを求めるためのフィディーシャ
ルマークＦＭが設けられている。マークＦＭの表面には
スリット状の開口部が複数個設けられており、マークＦ
Ｍはファイバー４１を介して露光光とほぼ同一の波長の
光で下から（Ｚステージ側から）照明される。このマー
クＦＭの表面はウェハＷの表面とほぼ一致するように設
けられている。マークＦＭのスリット状開口を透過した
光は投影レンズＰＬを介してレチクル（不図示）で反射
し、開口部の下に設けられた光電センサ４５に開口部を
介して入射する。最良結像面の計測に際しては、Ｚステ
ージ２０を上下し、この受光器で受光する光のコントラ
ストが最高となる位置（Ｚ方向の高さ位置）が最良結像
面位置Ｆｏとなる。
ー４５からの出力信号ＫＳを入力して、斜入射光式の多
点ＡＦ系をキャリブレーションする機能、プレーンパラ
レル１２の傾きを設定する機能、多点ＡＦ系の各出力信
号ＦＳに基づいて、Ｚステージ２０の駆動用モータ１９
をドライブする回路（Ｚ−ＤＲＶ）１８へ指令信号ＤＳ
を出力する機能、及びＸＹステージ２１を駆動する駆動
部（モータとその制御回路とを含む）２２へ指令を出力
する機能等を備えている。また、図１において、Ｚステ
ージ２０上にはレベリングステージ２３が設けられてお
り、ＭＣＵ３０は多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づい
て、レベリングステージ２３を駆動するレベリングステ
ージ駆動部２４（モータとその制御回路とを含む）への
指令を出力する機能も備えている。また、Ｚステージ２
０上には最良結像面Ｆｏを求めるためのフィディーシャ
ルマークＦＭが設けられている。マークＦＭの表面には
スリット状の開口部が複数個設けられており、マークＦ
Ｍはファイバー４１を介して露光光とほぼ同一の波長の
光で下から（Ｚステージ側から）照明される。このマー
クＦＭの表面はウェハＷの表面とほぼ一致するように設
けられている。マークＦＭのスリット状開口を透過した
光は投影レンズＰＬを介してレチクル（不図示）で反射
し、開口部の下に設けられた光電センサ４５に開口部を
介して入射する。最良結像面の計測に際しては、Ｚステ
ージ２０を上下し、この受光器で受光する光のコントラ
ストが最高となる位置（Ｚ方向の高さ位置）が最良結像
面位置Ｆｏとなる。
【００２２】さて、図２（Ａ）は投影レンズＰＬの投影
視野Ｉｆと、ＡＦ系の投光スリット像ＳＴとの位置関係
をウェハ面上でみた図である。投影視野Ｉｆは一般に円
形であり、レチクルＲのパターン領域ＰＡはその円内に
包含される矩形をしている。スリット像ＳＴはＸＹステ
ージ２１の移動座標軸Ｘ、Ｙの夫々に対して４５°程度
だけ傾けてウェハ上に形成される。従って投光用対物レ
ンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦｘはウェハ面
ではスリット像ＳＴと直交した方向に延びている。さら
にスリット像ＳＴの中心は光軸ＡＸとほぼ一致するよう
に定められる。このような構成で、スリット像ＳＴはパ
ターン領域ＰＡの投影領域内で出来るだけ長く延びるよ
うに設定される。一般にパターン領域ＰＡが投影される
ウェハ表面上には、それと重ね合わせされるショット領
域がすでに形成されている。スタック型のメモリーＩＣ
等では高集積化対応のため、ウェハ表面に大きな段差形
状を有しており、さらにショット領域内には、デバイス
製造のプロセスをへるたびに凹凸部分の変化が増大し、
スリット像ＳＴの長手方向においても、大きな凹凸変化
が存在し得る。
視野Ｉｆと、ＡＦ系の投光スリット像ＳＴとの位置関係
をウェハ面上でみた図である。投影視野Ｉｆは一般に円
形であり、レチクルＲのパターン領域ＰＡはその円内に
包含される矩形をしている。スリット像ＳＴはＸＹステ
ージ２１の移動座標軸Ｘ、Ｙの夫々に対して４５°程度
だけ傾けてウェハ上に形成される。従って投光用対物レ
ンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦｘはウェハ面
ではスリット像ＳＴと直交した方向に延びている。さら
にスリット像ＳＴの中心は光軸ＡＸとほぼ一致するよう
に定められる。このような構成で、スリット像ＳＴはパ
ターン領域ＰＡの投影領域内で出来るだけ長く延びるよ
うに設定される。一般にパターン領域ＰＡが投影される
ウェハ表面上には、それと重ね合わせされるショット領
域がすでに形成されている。スタック型のメモリーＩＣ
等では高集積化対応のため、ウェハ表面に大きな段差形
状を有しており、さらにショット領域内には、デバイス
製造のプロセスをへるたびに凹凸部分の変化が増大し、
スリット像ＳＴの長手方向においても、大きな凹凸変化
が存在し得る。
【００２３】また図２（Ｂ）に示すように、１つのショ
ット領域内に複数のチップ（ＰＡ１、ＰＡ２）を配置す
る場合、各チップを分離するためのスクライブラインが
ショット領域内にＸ方向、又はＹ方向に延びて形成され
ることになり、スクライブライン上の点とチップ上の点
とでは極端な場合、２μｍ以上の段差が生じることもあ
る。スリット像ＳＴ内のどの部分にスクライブラインが
位置するかは、設計上のショット配置やショット内チッ
プサイズ等によって予めわかる。このため、どの領域に
計測点を設定すればよいかが自ずとわかる。計測点に対
応して、スリット像ＳＴの長手方向のいずれかの部分か
らの反射光をアレイセンサー１５上で選択すればよい。
本実施例では４５°方向に傾いた１本のスリット像ＳＴ
で検出を行うものとする。ここでは、スリット像ＳＴ内
の被検査面のうち、測定点を５つとして夫々をＭＰａ、
ＭＰｂ、ＭＰｃ、ＭＰｄ、ＭＰｅとする。例えば、ショ
ット領域内に２個のチップを配置する場合（２個取りの
場合）、図に示すようにＹ軸に関して対称構造となって
おり、ここではスリット像のうち、計測点ＭＰｃがスク
ライブラインを計測し、残りのＭＰａ、ＭＰｂ、ＭＰ
ｄ、ＭＰｅがパターン領域を計測することとなる。そし
て計測点ＭＰａ、ＭＰｅはそれぞれパターン領域ＰＡの
周辺領域を検出するものであり、計測点ＭＰｂ、ＭＰｄ
は計測点ＭＰｃと計測点ＭＰａ、ＭＰｅとの間の領域を
検出するものである。スリット像ＳＴ内での計測点（検
査領域）の選択は、スリット像ＳＴ領域全てを単純に５
分割するようにしてもよいし、被検査面状態に応じて、
スリット像ＳＴ領域内の所望の部分を計測点として選択
してもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、選択す
る計測面積は５点とも等しくし、各計測点の間隔は計測
点ＭＰａとＭＰｂの間隔（計測点ＭＰｄとＭＰｅの間
隔）をａとし、計測点ＭＰｂとＭＰｃの間隔（計測点Ｍ
ＰｄとＭＰｃの間隔）をｂとしたとき、段差形状に基づ
いて任意に定められる。
ット領域内に複数のチップ（ＰＡ１、ＰＡ２）を配置す
る場合、各チップを分離するためのスクライブラインが
ショット領域内にＸ方向、又はＹ方向に延びて形成され
ることになり、スクライブライン上の点とチップ上の点
とでは極端な場合、２μｍ以上の段差が生じることもあ
る。スリット像ＳＴ内のどの部分にスクライブラインが
位置するかは、設計上のショット配置やショット内チッ
プサイズ等によって予めわかる。このため、どの領域に
計測点を設定すればよいかが自ずとわかる。計測点に対
応して、スリット像ＳＴの長手方向のいずれかの部分か
らの反射光をアレイセンサー１５上で選択すればよい。
本実施例では４５°方向に傾いた１本のスリット像ＳＴ
で検出を行うものとする。ここでは、スリット像ＳＴ内
の被検査面のうち、測定点を５つとして夫々をＭＰａ、
ＭＰｂ、ＭＰｃ、ＭＰｄ、ＭＰｅとする。例えば、ショ
ット領域内に２個のチップを配置する場合（２個取りの
場合）、図に示すようにＹ軸に関して対称構造となって
おり、ここではスリット像のうち、計測点ＭＰｃがスク
ライブラインを計測し、残りのＭＰａ、ＭＰｂ、ＭＰ
ｄ、ＭＰｅがパターン領域を計測することとなる。そし
て計測点ＭＰａ、ＭＰｅはそれぞれパターン領域ＰＡの
周辺領域を検出するものであり、計測点ＭＰｂ、ＭＰｄ
は計測点ＭＰｃと計測点ＭＰａ、ＭＰｅとの間の領域を
検出するものである。スリット像ＳＴ内での計測点（検
査領域）の選択は、スリット像ＳＴ領域全てを単純に５
分割するようにしてもよいし、被検査面状態に応じて、
スリット像ＳＴ領域内の所望の部分を計測点として選択
してもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、選択す
る計測面積は５点とも等しくし、各計測点の間隔は計測
点ＭＰａとＭＰｂの間隔（計測点ＭＰｄとＭＰｅの間
隔）をａとし、計測点ＭＰｂとＭＰｃの間隔（計測点Ｍ
ＰｄとＭＰｃの間隔）をｂとしたとき、段差形状に基づ
いて任意に定められる。
【００２４】また、各計測点でのオフセットの傾向を考
慮した一連のキャリブレーションが必要となる。原則的
には各計測点ＭＰａ〜ＭＰｅで求めたオフセット量ΔＦ
Ｓａ〜ΔＦＳｅは、その計測点での較正値になるのであ
って、例えば計測点ＭＰａでウェハＷの表面を検出する
ときは、その検波出力信号ＦＳａがΔＦＳａになるよう
にＺステージ２０を駆動すれば、計測点ＭＰａにおいて
ウェハ表面とベストフォーカス面Ｆｏとを一致させるこ
とができる。ところが実際のフォーカス合わせは、かな
らずしも１点のみで行なわれるとは限らず、面と面を考
慮して決めなければならないこともある。またこのこと
に加えて、投影レンズＰＬの焦点深度も考えておく必要
がある。以上の点を考慮して、プレーンパラレル１２を
駆動して、各オフセットの平均化較正（キャリブレーシ
ョン）を行う。また、像面湾曲等により像面に傾きがあ
る場合は、レベリングステージを傾けておくことによ
り、傾斜に対してのキャリブレーションも終了する。
慮した一連のキャリブレーションが必要となる。原則的
には各計測点ＭＰａ〜ＭＰｅで求めたオフセット量ΔＦ
Ｓａ〜ΔＦＳｅは、その計測点での較正値になるのであ
って、例えば計測点ＭＰａでウェハＷの表面を検出する
ときは、その検波出力信号ＦＳａがΔＦＳａになるよう
にＺステージ２０を駆動すれば、計測点ＭＰａにおいて
ウェハ表面とベストフォーカス面Ｆｏとを一致させるこ
とができる。ところが実際のフォーカス合わせは、かな
らずしも１点のみで行なわれるとは限らず、面と面を考
慮して決めなければならないこともある。またこのこと
に加えて、投影レンズＰＬの焦点深度も考えておく必要
がある。以上の点を考慮して、プレーンパラレル１２を
駆動して、各オフセットの平均化較正（キャリブレーシ
ョン）を行う。また、像面湾曲等により像面に傾きがあ
る場合は、レベリングステージを傾けておくことによ
り、傾斜に対してのキャリブレーションも終了する。
【００２５】さて、図３はアレイセンサー１５、セレク
ター１３、ＰＳＤ１７及びＭＣＵ３０の具体的な処理回
路の一例を示し、ここではアレイセンサー１５内の受光
セルを５つのセンサ領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ
に分け、各センサ領域内で受光セルの選択、統合を行な
うものとする。センサ領域は検査点ＭＰａ、ＭＰｂ、Ｍ
Ｐｃ、ＭＰｄ、ＭＰｅに対応するものである。仮に検査
点を３つとし、センサ領域をＧａ、Ｇｅ、Ｇｃとしたと
きは、センサ領域Ｇｃはスリット像ＳＴの中央部を検出
し、センサ領域Ｇａ、Ｇｅはそれぞれスリット像ＳＴの
両端側を検出する。また、センサの領域化は計測点情報
に基づいて各セレクターの接続先を指定することによ
り、選択される。この計測点情報は入力手段３１により
入力される。
ター１３、ＰＳＤ１７及びＭＣＵ３０の具体的な処理回
路の一例を示し、ここではアレイセンサー１５内の受光
セルを５つのセンサ領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ
に分け、各センサ領域内で受光セルの選択、統合を行な
うものとする。センサ領域は検査点ＭＰａ、ＭＰｂ、Ｍ
Ｐｃ、ＭＰｄ、ＭＰｅに対応するものである。仮に検査
点を３つとし、センサ領域をＧａ、Ｇｅ、Ｇｃとしたと
きは、センサ領域Ｇｃはスリット像ＳＴの中央部を検出
し、センサ領域Ｇａ、Ｇｅはそれぞれスリット像ＳＴの
両端側を検出する。また、センサの領域化は計測点情報
に基づいて各セレクターの接続先を指定することによ
り、選択される。この計測点情報は入力手段３１により
入力される。
【００２６】まず、センサ領域Ｇａ内にはアレイセンサ
ー１５内の複数個の受光セルが含まれているので、セレ
クター１３Ａによってその受光セルのうち少なくとも１
つを選択してその出力信号をＰＳＤ１７Ａへ出力する。
尚、セレクター１３Ａは、センサ領域Ｇａ内の受光セル
のうち任意の１つを選んでその出力信号をＰＳＤ１７Ａ
へ送る機能の他に、センサ領域Ｇａ内の隣接する複数の
受光セルを任意に選び、それらの出力信号を加算した信
号をＰＳＤ１７Ａへ送る機能も備えている。また、セン
サ領域Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ中の各受光セルからの出
力信号も、同様にしてセレクター１３Ｂ、１３Ｃ、１３
Ｄ、１３Ｅで処理され、選択された信号がＰＳＤ１７
Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅへ送られる。ＰＳＤ１７
Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７ＥはそれぞれＯＳ
Ｃ．１６からの基本波交流信号を入力して検波出力ＦＳ
ａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅを出力する。これ
らの検波出力ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅ
はＭＣＵ３０内のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
３０Ａでそれぞれデジタルに変換され、補正演算部３０
Ｂへ送られる。補正演算部３０Ｂは５つの検波出力の
値、すなわち５点でのフォーカスずれ量に基づいて、各
検出点でのＺステージ２０のＺ方向の目標とすべき位置
に対応した値を算出して、その値を、偏差検出回路３０
Ｃに出力する。検出回路３０ＣはＡＤＣ３０Ａからの検
波出力値と演算部３０Ｂからの値からの目標値との差
（計測面とベストフォーカス面Ｆｏとの偏差）Ｚを計測
値としてＣＰＵ３０Ｇに出力する。このとき、補正演算
部３０Ｂは、記憶部３０Ｄに予め記憶されている各検波
出力ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅの夫々に
対するオフセット値を導入して各種の演算を行なう。こ
のオフセット値は、較正値決定部３０Ｅによって計測、
算出されるものであり、決定部３０Ｅは５つの検波出力
ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅと光電センサ
ー４５の出力信号ＫＳとを入力して、多点ＡＦ系自体の
基準面とベストフォーカス面Ｆｏとの偏差を、検波出力
上の零レベルからの偏差電圧として求める。偏差検出回
路３０Ｃからの計測値は平均化処理部３０Ｇからのタイ
ミング信号に基づいてメモリ３０Ｆ内に記憶される。ま
た、メモリ３０Ｆ内には平均化処理における重み係数が
記憶されているものとする。
ー１５内の複数個の受光セルが含まれているので、セレ
クター１３Ａによってその受光セルのうち少なくとも１
つを選択してその出力信号をＰＳＤ１７Ａへ出力する。
尚、セレクター１３Ａは、センサ領域Ｇａ内の受光セル
のうち任意の１つを選んでその出力信号をＰＳＤ１７Ａ
へ送る機能の他に、センサ領域Ｇａ内の隣接する複数の
受光セルを任意に選び、それらの出力信号を加算した信
号をＰＳＤ１７Ａへ送る機能も備えている。また、セン
サ領域Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ中の各受光セルからの出
力信号も、同様にしてセレクター１３Ｂ、１３Ｃ、１３
Ｄ、１３Ｅで処理され、選択された信号がＰＳＤ１７
Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅへ送られる。ＰＳＤ１７
Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７ＥはそれぞれＯＳ
Ｃ．１６からの基本波交流信号を入力して検波出力ＦＳ
ａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅを出力する。これ
らの検波出力ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅ
はＭＣＵ３０内のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
３０Ａでそれぞれデジタルに変換され、補正演算部３０
Ｂへ送られる。補正演算部３０Ｂは５つの検波出力の
値、すなわち５点でのフォーカスずれ量に基づいて、各
検出点でのＺステージ２０のＺ方向の目標とすべき位置
に対応した値を算出して、その値を、偏差検出回路３０
Ｃに出力する。検出回路３０ＣはＡＤＣ３０Ａからの検
波出力値と演算部３０Ｂからの値からの目標値との差
（計測面とベストフォーカス面Ｆｏとの偏差）Ｚを計測
値としてＣＰＵ３０Ｇに出力する。このとき、補正演算
部３０Ｂは、記憶部３０Ｄに予め記憶されている各検波
出力ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅの夫々に
対するオフセット値を導入して各種の演算を行なう。こ
のオフセット値は、較正値決定部３０Ｅによって計測、
算出されるものであり、決定部３０Ｅは５つの検波出力
ＦＳａ、ＦＳｂ、ＦＳｃ、ＦＳｄ、ＦＳｅと光電センサ
ー４５の出力信号ＫＳとを入力して、多点ＡＦ系自体の
基準面とベストフォーカス面Ｆｏとの偏差を、検波出力
上の零レベルからの偏差電圧として求める。偏差検出回
路３０Ｃからの計測値は平均化処理部３０Ｇからのタイ
ミング信号に基づいてメモリ３０Ｆ内に記憶される。ま
た、メモリ３０Ｆ内には平均化処理における重み係数が
記憶されているものとする。
【００２７】さて、平均化処理部３０Ｇは計測値Ｚと重
み係数とに基づいて平均化処理、及び重み係数の総和で
平均化する加重平均処理を行う。その結果５つの測定点
を加重平均した目標焦点面（焦点合わせすべき面）ＢＺ
を求める。ここでは、目標焦点面ＢＺは平均化処理、加
重平均化処理後の調整量Ｚａとして求められるものでも
ある。平均化処理部３０Ｇには、指令信号ＤＳをＺ−Ｄ
ＲＶ１８に出力し、Ｚステージを移動して目標焦点面Ｂ
Ｚをベストフォーカス位置Ｆｏと一致させる（調整量Ｚ
ａを零、又は所定値とする）サーボ系が組まれている。
尚、加重平均化処理における重み係数は入力手段３１に
より入力される。
み係数とに基づいて平均化処理、及び重み係数の総和で
平均化する加重平均処理を行う。その結果５つの測定点
を加重平均した目標焦点面（焦点合わせすべき面）ＢＺ
を求める。ここでは、目標焦点面ＢＺは平均化処理、加
重平均化処理後の調整量Ｚａとして求められるものでも
ある。平均化処理部３０Ｇには、指令信号ＤＳをＺ−Ｄ
ＲＶ１８に出力し、Ｚステージを移動して目標焦点面Ｂ
Ｚをベストフォーカス位置Ｆｏと一致させる（調整量Ｚ
ａを零、又は所定値とする）サーボ系が組まれている。
尚、加重平均化処理における重み係数は入力手段３１に
より入力される。
【００２８】次に、本発明の一実施例による目標焦点位
置ＢＺを求める方法について説明する。ショット領域内
の特定の計測点からの焦点検出信号（検波信号）に基づ
いて、ベストフォーカス面を目標平面（目標焦点位置Ｂ
Ｚ）に合致させるものである。図４は、ウエハＷ上の１
つのショット領域の表面の断面構造の一例を示し、矢印
は多点ＡＦ系の５つの計測点ＭＰａ〜ＭＰｅを表す。こ
こでは、５点各点での調整量をＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ
４、Ｚ５，重み係数をＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５と
する。尚、重み係数Ｗ１〜Ｗ５は段差形状により定めら
れる任意の値であり、ここでは０〜任意の整数であるも
のとする。
置ＢＺを求める方法について説明する。ショット領域内
の特定の計測点からの焦点検出信号（検波信号）に基づ
いて、ベストフォーカス面を目標平面（目標焦点位置Ｂ
Ｚ）に合致させるものである。図４は、ウエハＷ上の１
つのショット領域の表面の断面構造の一例を示し、矢印
は多点ＡＦ系の５つの計測点ＭＰａ〜ＭＰｅを表す。こ
こでは、５点各点での調整量をＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ
４、Ｚ５，重み係数をＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５と
する。尚、重み係数Ｗ１〜Ｗ５は段差形状により定めら
れる任意の値であり、ここでは０〜任意の整数であるも
のとする。
【００２９】まず、目標焦点位置ＢＺを求める第１の方
法について説明する。図４（Ａ）において、領域ＡＳ1a
は凸となっている領域で、領域ＡＳ1b、ＡＳ 2b、ＡＳ3b
は凹となっている領域である。各測定点からの検出値の
夫々に所定の重みを掛け、その後、加重平均化して目標
焦点位置ＢＺを求めるものとする。これを式で表すと例
えば次式のようになり、目標焦点位置に対応した調整量
Ｚａとして求めることができる。
法について説明する。図４（Ａ）において、領域ＡＳ1a
は凸となっている領域で、領域ＡＳ1b、ＡＳ 2b、ＡＳ3b
は凹となっている領域である。各測定点からの検出値の
夫々に所定の重みを掛け、その後、加重平均化して目標
焦点位置ＢＺを求めるものとする。これを式で表すと例
えば次式のようになり、目標焦点位置に対応した調整量
Ｚａとして求めることができる。
【００３０】
【数１】 Ｚａ＝（Ｚ１×Ｗ１＋Ｚ２×Ｗ２＋Ｚ３×Ｗ３＋Ｚ４×Ｗ４＋Ｚ５×Ｗ５）／Ｎ ただし、Ｎ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５とする。重
みを付ける係数を可変とすることにより、任意の高さ位
置に重みをつけて目標焦点位置ＢＺを求めることができ
る。重み係数が高いほど、重みを掛けた高さ位置が目標
焦点位置に近くなる。重みをつける計測点位置の選択の
方法は、５点のうち、どれか一点について重みをつける
ようにしてもよいし、全点を均等に重みをつけるように
してもよい。また、５点のうち何点かの重み係数を零と
して、他の計測点のみで焦点位置を検出するようにして
もよい。また、各段の高さを個別に求められることで、
段毎の面積比や焦点合わせの重要度に応じた重み付け
（重みをかける位置、重み量の選択）が可能である。ま
た、図４（Ａ）の点線で示すような段と段との中間の任
意の位置を目標焦点面ＢＺとして、この仮想的な面に焦
点を合わせることもできる。このように、任意に重み係
数を設定することで任意の高さ位置にベストフォーカス
面を一致させることができる。
みを付ける係数を可変とすることにより、任意の高さ位
置に重みをつけて目標焦点位置ＢＺを求めることができ
る。重み係数が高いほど、重みを掛けた高さ位置が目標
焦点位置に近くなる。重みをつける計測点位置の選択の
方法は、５点のうち、どれか一点について重みをつける
ようにしてもよいし、全点を均等に重みをつけるように
してもよい。また、５点のうち何点かの重み係数を零と
して、他の計測点のみで焦点位置を検出するようにして
もよい。また、各段の高さを個別に求められることで、
段毎の面積比や焦点合わせの重要度に応じた重み付け
（重みをかける位置、重み量の選択）が可能である。ま
た、図４（Ａ）の点線で示すような段と段との中間の任
意の位置を目標焦点面ＢＺとして、この仮想的な面に焦
点を合わせることもできる。このように、任意に重み係
数を設定することで任意の高さ位置にベストフォーカス
面を一致させることができる。
【００３１】以上の重み係数の掛け方は、設計上のデー
タでほとんどきまるものであり、既知の段差形状（スク
ライブラインの位置、凸部パターンの位置）等に合わせ
て設定される。尚、被検査面には通常レジストが塗布さ
れているため、小さな段差形状についてはその影響は小
さいが、例えば、スクライブラインとパターン面との段
差は大きいためレジストが塗布されていたとしても段差
の影響が大きく、これを考慮した重み付けが有効となっ
てくる。プロセスによる影響を加味する場合は、調整量
Ｚａにプロセスオフセットを加えるようにすればよい。
タでほとんどきまるものであり、既知の段差形状（スク
ライブラインの位置、凸部パターンの位置）等に合わせ
て設定される。尚、被検査面には通常レジストが塗布さ
れているため、小さな段差形状についてはその影響は小
さいが、例えば、スクライブラインとパターン面との段
差は大きいためレジストが塗布されていたとしても段差
の影響が大きく、これを考慮した重み付けが有効となっ
てくる。プロセスによる影響を加味する場合は、調整量
Ｚａにプロセスオフセットを加えるようにすればよい。
【００３２】次に、目標焦点位置ＢＺを求める第２の方
法について説明する。目標焦点位置を求める第２の方法
は、５点の検出点を複数のグループに分けて、グループ
内で平均化処理した後重みを掛け、その後平均化処理し
た結果を重みの総和で割ることにより全体の加重平均化
処理を行うものである。例えば図４（Ｂ）に示すような
段差部を有する被検査面の場合について３つのグループ
分けを行う場合について説明する。図４（Ｂ）で領域Ａ
Ｓ1 と領域ＡＳ3 は凸部となっている領域で、領域ＡＳ
2 は凹部となっている領域である。さらに、領域ＡＳ1a
と領域ＡＳ3a、及び領域ＡＳ1bと領域ＡＳ3bはほぼ同じ
高さ位置となる領域であり、ここではほぼ同じ高さ位置
を有する領域（例えば領域ＡＳ1aとＡＳ3a）を１つのグ
ループとする。領域ＡＳ1aと領域ＡＳ3aを検出するのは
計測点ＭＰｂとＭＰｄであり、これらの測定点からの計
測値Ｚ2 、Ｚ3 を第１グループとする。領域ＡＳ1bと領
域ＡＳ3bを検出するのは計測点ＭＰａとＭＰｅであり、
これらの測定点からの計測値Ｚ4 、Ｚ5 を第２グループ
とする。そして領域ＡＳ2 を検出する計測点ＭＰｃから
の計測値Ｚ1 を第３グループとする。そしてグループ内
で平均化した後、各グループの値ごとに重みをつけ、さ
らにその和を重みの総和で割る（平均化する）。すなわ
ちグループ内で平均化したあと加重平均化処理するもの
である。このグループ内平均化、加重平均化処理の両方
により平均化効果を高めている。
法について説明する。目標焦点位置を求める第２の方法
は、５点の検出点を複数のグループに分けて、グループ
内で平均化処理した後重みを掛け、その後平均化処理し
た結果を重みの総和で割ることにより全体の加重平均化
処理を行うものである。例えば図４（Ｂ）に示すような
段差部を有する被検査面の場合について３つのグループ
分けを行う場合について説明する。図４（Ｂ）で領域Ａ
Ｓ1 と領域ＡＳ3 は凸部となっている領域で、領域ＡＳ
2 は凹部となっている領域である。さらに、領域ＡＳ1a
と領域ＡＳ3a、及び領域ＡＳ1bと領域ＡＳ3bはほぼ同じ
高さ位置となる領域であり、ここではほぼ同じ高さ位置
を有する領域（例えば領域ＡＳ1aとＡＳ3a）を１つのグ
ループとする。領域ＡＳ1aと領域ＡＳ3aを検出するのは
計測点ＭＰｂとＭＰｄであり、これらの測定点からの計
測値Ｚ2 、Ｚ3 を第１グループとする。領域ＡＳ1bと領
域ＡＳ3bを検出するのは計測点ＭＰａとＭＰｅであり、
これらの測定点からの計測値Ｚ4 、Ｚ5 を第２グループ
とする。そして領域ＡＳ2 を検出する計測点ＭＰｃから
の計測値Ｚ1 を第３グループとする。そしてグループ内
で平均化した後、各グループの値ごとに重みをつけ、さ
らにその和を重みの総和で割る（平均化する）。すなわ
ちグループ内で平均化したあと加重平均化処理するもの
である。このグループ内平均化、加重平均化処理の両方
により平均化効果を高めている。
【００３３】例えば、３つのグループに分け平均化、加
重平均化処理を行う場合を式で表すと例えば次式のよう
になる。
重平均化処理を行う場合を式で表すと例えば次式のよう
になる。
【００３４】
【数２】 Ｚａ＝〔Z1×W1 ＋（Z2＋Z3）/2×W2 ＋（Z4＋Z5）/2×W4〕/N ただし、Ｗ２＝Ｗ３、Ｗ４＝Ｗ５、Ｎ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ
４ ここで、この結果に前述の同様にプロセスオフセットを
加えるようにしてもよい。
４ ここで、この結果に前述の同様にプロセスオフセットを
加えるようにしてもよい。
【００３５】図４（Ｂ）に示すように測定点ＭＰｄのよ
うに段差の端部を測定する場合、検出信号がばらつく可
能性がある。又ウェハ周辺のショットを計測する場合、
測定点がウェハからはみ出してしまい信号が得られない
場合が生じてしまう。そこで、第１グループ内のＭＰａ
とＭＰｅのどちらか、又は第２グループ内の計測点ＭＰ
ｂと計測点ＭＰｄのどちらか一方からの信号がエラーの
場合（計測点から信号がえられなかったり、検出信号が
許容値を越えている場合）、その信号を使わないで平均
化処理すればよい。
うに段差の端部を測定する場合、検出信号がばらつく可
能性がある。又ウェハ周辺のショットを計測する場合、
測定点がウェハからはみ出してしまい信号が得られない
場合が生じてしまう。そこで、第１グループ内のＭＰａ
とＭＰｅのどちらか、又は第２グループ内の計測点ＭＰ
ｂと計測点ＭＰｄのどちらか一方からの信号がエラーの
場合（計測点から信号がえられなかったり、検出信号が
許容値を越えている場合）、その信号を使わないで平均
化処理すればよい。
【００３６】また、図４（Ｂ）に示すような、対称的な
段差構造を持つウエハＷの最適焦点位置を求める場合、
第１の方法と比較して第２の方法はグループ分けの効果
により平均化精度を上げることができる。また、グルー
プ分けは、段差形状が既知であれば、同一高さの段に限
るものではなく、高さの近接した複数の段についてまと
めてグルーピングしてもよい。さらに、任意の計測点を
グルーピングしてもよく、図４（Ａ）で領域ＡＳ1a、領
域ＡＳ1bとを検出する計測点をグルーピングしてもよ
い。以上のように、重み係数とグルーピングによる処理
を用いて精度よく任意の高さ位置に目標位置を設定する
ことができる。
段差構造を持つウエハＷの最適焦点位置を求める場合、
第１の方法と比較して第２の方法はグループ分けの効果
により平均化精度を上げることができる。また、グルー
プ分けは、段差形状が既知であれば、同一高さの段に限
るものではなく、高さの近接した複数の段についてまと
めてグルーピングしてもよい。さらに、任意の計測点を
グルーピングしてもよく、図４（Ａ）で領域ＡＳ1a、領
域ＡＳ1bとを検出する計測点をグルーピングしてもよ
い。以上のように、重み係数とグルーピングによる処理
を用いて精度よく任意の高さ位置に目標位置を設定する
ことができる。
【００３７】尚、第１の方法でエラーとなった計測点を
除いて（例えばそのグループの重みを零として）平均化
処理をしてもよく、第２の方法でグループ内の全ての計
測点からの信号がエラーとなった場合、そのグループを
除いて加重平均化処理をしてもよい。次に図１に示す焦
点検出系ＡＦにおいて目標焦点位置ＢＺとベストフォー
カス位置を一致させる検出動作の一例について図５を参
照して説明する。
除いて（例えばそのグループの重みを零として）平均化
処理をしてもよく、第２の方法でグループ内の全ての計
測点からの信号がエラーとなった場合、そのグループを
除いて加重平均化処理をしてもよい。次に図１に示す焦
点検出系ＡＦにおいて目標焦点位置ＢＺとベストフォー
カス位置を一致させる検出動作の一例について図５を参
照して説明する。
【００３８】まず、ステップ１００で入力手段３１によ
り各計測点情報（センサ領域）、グループ分けに関する
情報、グループ分けを実行するかどうかの指定、及び重
み係数が入力される。次にステップ１０１で位相検出回
路３０Ｃは各計測点での計測値Ｚ1 〜Ｚ5 を求め、各計
測値はメモリ３０Ｆに記憶される。そしてステップ１０
２でグループ分けを行うかどうかが判断される。ステッ
プ１００でグループ分けを実行が指定されている場合は
ステップ１０４へ進む。ステップ１０４ではセンサのグ
ループ分け、グループ内での信号の平均化処理が行われ
る。その後ステップ１０３に進む。ステップ１００でグ
ループ分けの実行が指定されていない場合は、ステップ
１０２からステップ１０３へ進む。ステップ１０３にお
いて平均化処理部３０Ｇは各計測量Ｚ1 〜Ｚ5 と重み係
数とから調整値Ｚａ（目標焦点位置）を前述の第１、又
は第２の方法により求める。ステップ１０４でＭＣＵ３
０は制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力し、Ｚステー
ジ２０を移動する。このとき調整値Ｚａの符号にもとづ
いてＺステージの移動方向を決定することができる。こ
こでは前述の如く調整値Ｚａは目標焦点位置ＢＺのベス
トフォーカス位置Ｆｏからの偏差量となる演算値であ
る。従って、Ｚステージ２０の移動に伴って、調整量Ｚ
ａが逐次演算される。ステップ１０５で目標焦点位置Ｂ
Ｚがベストフォーカス位置Ｆｏに一致しているかどうか
が検査される（調整値Ｚａが零かどうかが検査され
る）。目標焦点位置ＢＺがベストフォーカス位置Ｆｏに
一致している場合は、検出動作は終了する。一致してい
ない場合は、一致するまでステップ１０５とステップ１
０６の動作を繰り返す（サーボ制御する）。
り各計測点情報（センサ領域）、グループ分けに関する
情報、グループ分けを実行するかどうかの指定、及び重
み係数が入力される。次にステップ１０１で位相検出回
路３０Ｃは各計測点での計測値Ｚ1 〜Ｚ5 を求め、各計
測値はメモリ３０Ｆに記憶される。そしてステップ１０
２でグループ分けを行うかどうかが判断される。ステッ
プ１００でグループ分けを実行が指定されている場合は
ステップ１０４へ進む。ステップ１０４ではセンサのグ
ループ分け、グループ内での信号の平均化処理が行われ
る。その後ステップ１０３に進む。ステップ１００でグ
ループ分けの実行が指定されていない場合は、ステップ
１０２からステップ１０３へ進む。ステップ１０３にお
いて平均化処理部３０Ｇは各計測量Ｚ1 〜Ｚ5 と重み係
数とから調整値Ｚａ（目標焦点位置）を前述の第１、又
は第２の方法により求める。ステップ１０４でＭＣＵ３
０は制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力し、Ｚステー
ジ２０を移動する。このとき調整値Ｚａの符号にもとづ
いてＺステージの移動方向を決定することができる。こ
こでは前述の如く調整値Ｚａは目標焦点位置ＢＺのベス
トフォーカス位置Ｆｏからの偏差量となる演算値であ
る。従って、Ｚステージ２０の移動に伴って、調整量Ｚ
ａが逐次演算される。ステップ１０５で目標焦点位置Ｂ
Ｚがベストフォーカス位置Ｆｏに一致しているかどうか
が検査される（調整値Ｚａが零かどうかが検査され
る）。目標焦点位置ＢＺがベストフォーカス位置Ｆｏに
一致している場合は、検出動作は終了する。一致してい
ない場合は、一致するまでステップ１０５とステップ１
０６の動作を繰り返す（サーボ制御する）。
【００３９】次に検出動作の変形例を図６を参照して説
明する。ステップ２００で入力手段３１により所定の情
報（各計測点、グループ分けに関する情報、グループ分
けを実行するかどうかの指定、重み係数）が入力される
のは図５の場合と同様である。次にステップ２０１で所
定の計測点（例えば重み係数の一番大きな計測点、投影
視野のほぼ中心を計測する計測点）での被計測面をベス
トフォーカス面Ｆｏに一致させるようにＺステージ２０
を移動する。これは例えば、計測値Ｚ1 〜Ｚ5のうち所
定計測点での計測値をＺM として、この計測値ＺM が零
となるようにＺステージを移動することによって行われ
る。そして、ステップ２０２で位相検出回路３０Ｃは各
計測点での計測値Ｚ1 〜Ｚ5 を求め、各計測値はメモリ
３０Ｆに記憶される。そしてステップ２０３でグループ
分けを行うかどうかが判断される。ステップ２００でグ
ループ分けを実行が指定されている場合はステップ２０
５へ進む。ステップ２０５ではセンサのグループ分け、
グループ内での信号の平均化処理が行われる。その後ス
テップ２０４に進む。ステップ２００でグループ分けの
実行が指定されていない場合は、ステップ２０３からス
テップ２０４へ進む。そしてステップ２０４で平均化処
理部３０Ｇは各計測量Ｚ1 〜Ｚ5 と重み係数とから前述
の第１、又は第２の方法によって調整値Ｚａを求め、調
整量Ｚａをメモリ３０Ｆに記憶する。次にステップ２０
６でＭＣＵ３０は制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力
し、Ｚステージ２０を移動する。ステップ２０７で所定
検査点での計測値ＺM （例えば計測値ＺM ＝Ｚ1 とす
る）が調整量Ｚａと一致するようにサーボ制御する。こ
のとき、調整量Ｚａが許容値を越えている場合には、プ
レーンパラレル１２を回転したり、電気的にオフセット
を乗せて調整量Ｚａが零又は所定値となるようにしても
よい。
明する。ステップ２００で入力手段３１により所定の情
報（各計測点、グループ分けに関する情報、グループ分
けを実行するかどうかの指定、重み係数）が入力される
のは図５の場合と同様である。次にステップ２０１で所
定の計測点（例えば重み係数の一番大きな計測点、投影
視野のほぼ中心を計測する計測点）での被計測面をベス
トフォーカス面Ｆｏに一致させるようにＺステージ２０
を移動する。これは例えば、計測値Ｚ1 〜Ｚ5のうち所
定計測点での計測値をＺM として、この計測値ＺM が零
となるようにＺステージを移動することによって行われ
る。そして、ステップ２０２で位相検出回路３０Ｃは各
計測点での計測値Ｚ1 〜Ｚ5 を求め、各計測値はメモリ
３０Ｆに記憶される。そしてステップ２０３でグループ
分けを行うかどうかが判断される。ステップ２００でグ
ループ分けを実行が指定されている場合はステップ２０
５へ進む。ステップ２０５ではセンサのグループ分け、
グループ内での信号の平均化処理が行われる。その後ス
テップ２０４に進む。ステップ２００でグループ分けの
実行が指定されていない場合は、ステップ２０３からス
テップ２０４へ進む。そしてステップ２０４で平均化処
理部３０Ｇは各計測量Ｚ1 〜Ｚ5 と重み係数とから前述
の第１、又は第２の方法によって調整値Ｚａを求め、調
整量Ｚａをメモリ３０Ｆに記憶する。次にステップ２０
６でＭＣＵ３０は制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力
し、Ｚステージ２０を移動する。ステップ２０７で所定
検査点での計測値ＺM （例えば計測値ＺM ＝Ｚ1 とす
る）が調整量Ｚａと一致するようにサーボ制御する。こ
のとき、調整量Ｚａが許容値を越えている場合には、プ
レーンパラレル１２を回転したり、電気的にオフセット
を乗せて調整量Ｚａが零又は所定値となるようにしても
よい。
【００４０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。本実施例は被検査面の傾きに関するものである。
段差のある面に対してレベリングを行う場合、複数の計
測点からの信号が等しくなるように単純にレベリングス
テージ２３を移動すると正常なレベリングができないと
いう問題点が生じる。例えば、図７（Ａ）に示すように
段差形状を有する被検査面（傾きがない状態）の凸部で
の計測点をＭＰａとし、凹部での計測点をＭＰｂとして
計測量を求める。そして計測点ＭＰａと計測点ＭＰｂと
で被検査面の高さを同一とするようにレベリングステー
ジ２３を移動する。すると図７（Ｂ）に示すように大き
く傾いてしまい正常なレベリングができない。ここで、
当然ながら計測点ＭＰａとＭＰｂがより近く、段差がよ
り大きい程、面の傾きが大きくなる。
する。本実施例は被検査面の傾きに関するものである。
段差のある面に対してレベリングを行う場合、複数の計
測点からの信号が等しくなるように単純にレベリングス
テージ２３を移動すると正常なレベリングができないと
いう問題点が生じる。例えば、図７（Ａ）に示すように
段差形状を有する被検査面（傾きがない状態）の凸部で
の計測点をＭＰａとし、凹部での計測点をＭＰｂとして
計測量を求める。そして計測点ＭＰａと計測点ＭＰｂと
で被検査面の高さを同一とするようにレベリングステー
ジ２３を移動する。すると図７（Ｂ）に示すように大き
く傾いてしまい正常なレベリングができない。ここで、
当然ながら計測点ＭＰａとＭＰｂがより近く、段差がよ
り大きい程、面の傾きが大きくなる。
【００４１】そこで、多点センサの計測点が各段ごとに
グルーピングされている場合（ほぼ高さの等しい段差ご
とにグルーピングされている場合）、そのグループ内で
は図７に示すような段差による問題はない。このため単
にそのグループ内で高低差がないようにレベリングステ
ージを駆動すればよいので処理が非常に簡単になる。図
８を参照して被検査面の傾きを補正する動作の一例を説
明する。
グルーピングされている場合（ほぼ高さの等しい段差ご
とにグルーピングされている場合）、そのグループ内で
は図７に示すような段差による問題はない。このため単
にそのグループ内で高低差がないようにレベリングステ
ージを駆動すればよいので処理が非常に簡単になる。図
８を参照して被検査面の傾きを補正する動作の一例を説
明する。
【００４２】ステップ３００で入力手段３１により所定
の情報が入力され、各計測点（受光アレイ）、及びほぼ
同じ高さ位置を検出する計測点毎のグループ分けが決定
される。次にステップ３０１で各計測点での計測値を求
める。ステップ３０２で各グループごとにＺ方向の（ｍ
ａｘ−ｍｉｎ）を求める。次にステップ３０２で各グル
ープごとの（ｍａｘ−ｍｉｎ）の和を求める。そしてス
テップ３０３で求められた和を小さくするように各計測
点からの測定値にオフセットを加える。ステップ３０５
でレベリングステージ２３を移動する。ステップ３０６
で計測値がオフセット値と等しくなるようにサーボ制御
する。
の情報が入力され、各計測点（受光アレイ）、及びほぼ
同じ高さ位置を検出する計測点毎のグループ分けが決定
される。次にステップ３０１で各計測点での計測値を求
める。ステップ３０２で各グループごとにＺ方向の（ｍ
ａｘ−ｍｉｎ）を求める。次にステップ３０２で各グル
ープごとの（ｍａｘ−ｍｉｎ）の和を求める。そしてス
テップ３０３で求められた和を小さくするように各計測
点からの測定値にオフセットを加える。ステップ３０５
でレベリングステージ２３を移動する。ステップ３０６
で計測値がオフセット値と等しくなるようにサーボ制御
する。
【００４３】以上の処理においては、各検出点の位置
（例えば検出点間隔等）を考慮する必要はほとんどな
く、被検査面の段差形状による図７のような問題はなく
なる。また、高さ位置のほぼ等しいあるグループに着目
して、グループ内での計測値の差、計測点の間隔から傾
きを求めてももちろん構わない。また、各計測値から最
小二乗法を用いて仮想的な検査面を求め、傾きを求める
ようにしてもよい。
（例えば検出点間隔等）を考慮する必要はほとんどな
く、被検査面の段差形状による図７のような問題はなく
なる。また、高さ位置のほぼ等しいあるグループに着目
して、グループ内での計測値の差、計測点の間隔から傾
きを求めてももちろん構わない。また、各計測値から最
小二乗法を用いて仮想的な検査面を求め、傾きを求める
ようにしてもよい。
【００４４】レベリングステージの制御の方法は、レベ
リングセンサを設け補正量をレベリングセンサにオフセ
ットとして加え、レベリングセンサの値が零、若しくは
所定値になるようにレベリングステージをサーボ制御す
るようにしてもよい。次に本発明の第３の実施例につい
て説明する。前述の実施例では、スリット像ＳＴは１本
であるとして説明したが、本実施例では３本のスリット
像ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３を用いるものとする。各スリ
ット像についての構造、検出動作については第１、第２
の実施例と同様である。しかしながら、各スリットにお
いて段差構造が異なるため、重みの掛け方やオフセット
量が夫々のスリットで異なる。また、各スリット相互間
で、平均化処理を行うことをより、計測精度がより向上
する。また、ショット領域内のチップ数がさらに複数
（４個等）となった場合にも対応可能となる。さらに、
傾きを求める場合、各スリット間の少なくとも３点を用
いることにより、面の傾き計測精度が向上する。尚、１
本のスリットで複数位置を計測し、焦点位置や傾きを求
めることも考えられるが、本実施例のように複数のスリ
ットを用いることで、計測時間を短縮することができ
る。
リングセンサを設け補正量をレベリングセンサにオフセ
ットとして加え、レベリングセンサの値が零、若しくは
所定値になるようにレベリングステージをサーボ制御す
るようにしてもよい。次に本発明の第３の実施例につい
て説明する。前述の実施例では、スリット像ＳＴは１本
であるとして説明したが、本実施例では３本のスリット
像ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３を用いるものとする。各スリ
ット像についての構造、検出動作については第１、第２
の実施例と同様である。しかしながら、各スリットにお
いて段差構造が異なるため、重みの掛け方やオフセット
量が夫々のスリットで異なる。また、各スリット相互間
で、平均化処理を行うことをより、計測精度がより向上
する。また、ショット領域内のチップ数がさらに複数
（４個等）となった場合にも対応可能となる。さらに、
傾きを求める場合、各スリット間の少なくとも３点を用
いることにより、面の傾き計測精度が向上する。尚、１
本のスリットで複数位置を計測し、焦点位置や傾きを求
めることも考えられるが、本実施例のように複数のスリ
ットを用いることで、計測時間を短縮することができ
る。
【００４５】また、本発明は前述の光学式の焦点検出系
に限定されるものでなく、複数の計測点を有するエアマ
イクロ式の焦点検出系であってもよい。
に限定されるものでなく、複数の計測点を有するエアマ
イクロ式の焦点検出系であってもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検査面
に段差がある場合でも任意の場所について任意の重みを
掛けることができるので、より正確な高さ位置が検出で
きる。また、重み係数の値を調整することにより任意の
高さ位置とベストフォーカス面とを一致させることがで
きる。さらに、ほぼ同じ高さを有する被検査面をグルー
プ分けし、グループ内で平均化したあと重み係数を掛
け、その後さらにを重み係数の和で平均化処理を行うの
で平均化効果を高めることができる。
に段差がある場合でも任意の場所について任意の重みを
掛けることができるので、より正確な高さ位置が検出で
きる。また、重み係数の値を調整することにより任意の
高さ位置とベストフォーカス面とを一致させることがで
きる。さらに、ほぼ同じ高さを有する被検査面をグルー
プ分けし、グループ内で平均化したあと重み係数を掛
け、その後さらにを重み係数の和で平均化処理を行うの
で平均化効果を高めることができる。
【００４７】また、各段の高さを個別に求められるの
で、被検査面の傾きが検出可能となる。
で、被検査面の傾きが検出可能となる。
【図１】本発明の一実施例による焦点検出系の構成を投
影露光装置の概略とともに示す図、
影露光装置の概略とともに示す図、
【図２】（Ａ）投影視野と焦点検出系によるスリット投
影像との配置関係を示す図、（Ｂ）パターン領域と計測
点を説明する図、
影像との配置関係を示す図、（Ｂ）パターン領域と計測
点を説明する図、
【図３】本発明の一実施例による焦点検出系の信号処理
回路の構成を示すブロック図、
回路の構成を示すブロック図、
【図４】ウェハ上のショット領域の表面の断面構造の一
例を示す図、
例を示す図、
【図５】本発明の一実施例による目標焦点位置をベスト
フォーカス面に一致させる動作を説明するフローチャ−
ト図、
フォーカス面に一致させる動作を説明するフローチャ−
ト図、
【図６】目標焦点位置をベストフォーカス面に一致させ
る動作の変形例を説明するフローチャ−ト図、
る動作の変形例を説明するフローチャ−ト図、
【図７】段差のある被検査面の傾きを補正する場合の問
題点を説明する図、
題点を説明する図、
【図８】本発明の一実施例による被検査面の傾きを補正
する動作を示す図、
する動作を示す図、
【図９】焦点検出系のスリット投影像を複数にした場合
を説明する図である。
を説明する図である。
２、９…レンズ系、 ３、６…ミラー、 ４…絞り、 ５…投光用対物レンズ５、 ９…結像光学系 １０…振動ミラー、 １１…ミラー駆動部、 １２…平行平面板（プレーンパラレル）、 １３…セレクター、 １４…スリット板、 １５…アレイセンサ−、 １７…同期検波回路（ＰＳＤ）、 ３０…主制御ユニット
Claims (9)
- 【請求項１】 被検査面に対して斜め方向から前記被検
査面上で所定形状を持つパターン光を投射する投射光学
系と前記被検査面で反射された前記パターン光の像を結
像する結像光学系と前記被検査面と光学的にほぼ共役な
位置に設けられ、所定形状の開口部を有する受光側遮光
手段と前記結像光学系により結像されるパターン像と前
記開口部とを相対的に移動させる移動手段と前記遮光手
段を通過した前記パターン光を受光し、前記開口部と前
記パターン光像との位置関係に応じた信号を出力する受
光手段とを有し、前記受光手段からの信号に基づいて前
記被検査面の高さ位置を検出する焦点位置検出装置にお
いて、 前記被検査面の計測すべき位置情報を入力する入力手段
と；前記入力手段からの情報に基づいて、前記パターン
像を複数の部分に分割し、前記パターン像の少なくとも
２つの部分を選択的に検出する選択手段と；前記選択手
段により選択された前記パターン像の夫々について、前
記被検査面の高さ位置に対応する第１検出信号を出力す
る第１高さ位置検出手段と；前記第１検出信号の夫々に
重み係数を掛ける加重手段と；前記加重後の信号の和を
重み係数の和で平均化して前記被検査面の高さに対応す
る第２検出信号を出力する第２高さ位置検出手段とを有
することを特徴とする焦点位置検出装置。 - 【請求項２】 前記重み係数の少なくとも１つは他の重
み係数と異なることを特徴とする請求項１に記載の焦点
位置検出装置。 - 【請求項３】 被検査面に対して斜め方向から前記被検
査面上で所定形状を持つパターン光を投射する投射光学
系と前記被検査面で反射された前記パターン光の像を結
像する結像光学系と前記被検査面と光学的にほぼ共役な
位置に設けられ、所定形状の開口部を有する受光側遮光
手段と前記結像光学系により結像されるパターン像と前
記開口部とを相対的に移動させる移動手段と前記遮光手
段を通過した前記パターン光を受光し、前記開口部と前
記パターン光像との位置関係に応じた信号を出力する受
光手段とを有し、前記受光手段からの信号に基づいて前
記被検査面の高さ位置を検出する焦点位置検出装置にお
いて、 前記被検査面の計測すべき位置情報を入力する入力手段
と；前記入力手段からの情報に基づいて、前記パターン
像を複数の部分に分割し、前記パターン像の少なくとも
２つの部分を選択的に検出する選択手段と；前記選択手
段により選択された前記パターン像の夫々について、前
記被検査面の高さ位置に対応する第１検出信号を出力す
る第１高さ位置検出手段と；前記選択された複数のパタ
ーン像を所定のグループに分類し、該グループ毎に前記
第１検出信号の和をグループ内の前記パターン像の数で
平均化した信号の夫々に重み係数を掛ける前記第１検出
信号の夫々に重み係数を掛ける加重手段と；前記加重後
の信号の和を重み係数の和で平均化して前記被検査面の
高さに対応する第２検出信号を出力する第２高さ位置検
出手段とを有することを特徴とする焦点位置検出装置。 - 【請求項４】 被検査面に対して斜め方向から該被検査
面上で所定形状を持つパターン光を投射する投射光学系
と前記被検査面で反射された前記パターン光の像を結像
する結像光学系と前記被検査面と光学的にほぼ共役な位
置に設けられ、所定形状の開口部を有する受光側遮光手
段と前記結像光学系により結像されるパターン像と前記
開口部とを相対的に移動させる移動手段と前記遮光手段
を通過した前記パターン光を受光し、前記開口部と前記
パターン光像との位置関係に応じた信号を出力する受光
手段とを有し、前記受光手段からの信号に基づいて前記
被検査面の高さ位置を検出する焦点位置検出装置におい
て、 前記被検査面の計測すべき位置情報を入力する入力手段
と；前記入力手段からの情報に基づいて、前記パターン
像を複数の部分に分割し、前記パターン像の少なくとも
２つの部分を選択的に検出する第１選択手段と；前記第
１選択手段により選択された前記パターン像の各々につ
いて、前記被検査面の高さ位置に対応する検出信号を出
力する位置検出手段と；前記検出信号のうち、高さ位置
がほぼ等しい前記被検査面に対応する少なくとも２つの
検出信号を選択する第２選択手段と；前記第２選択手段
で選択された少なくとも２つの検出信号の差から前記被
検査面の傾きを検出する傾き検出手段とを有することを
特徴とする焦点位置検出装置。 - 【請求項５】 前記被検査面体は高さ位置がほぼ等しい
前記被検査面を複数有し、 前記第２選択手段は該高さ位置がほぼ等しい複数の前記
被検査面ごとに前記検出信号を分類して選択し、 前記傾き検出手段は前記信号差を各分類ごとに求め、信
号差の和が最小となるように前記被検査面の傾きを検出
することを特徴とする請求項４記載の焦点位置検出装
置。 - 【請求項６】 投影光学系を介して所定のマスクパター
ンを露光すべき感光基板の被検査面の複数の位置に計測
点を有し、該計測点の夫々で該被検査面の前記投影光学
系の光軸方向のずれを検出する焦点位置検出手段と前記
感光基板を載置するとともに、前記投影光学系の光軸方
向に移動可能なステージとを備えた焦点位置検出装置に
おいて、 前記計測点情報を入力する入力手段と；前記入力手段か
らの情報に基づいて、前記計測点のうち少なくとも２つ
の計測点を選択する選択手段と；前記選択手段により選
択された計測点の夫々について、前記被検査面の前記投
影光学系の所定結像面からのずれに対応する第１検出信
号を出力する第１高さ位置検出手段と；前記第１検出信
号の夫々に重み係数を掛ける加重手段と；前記加重後の
信号の和を重み係数の和で平均化して、所定焦点面の前
記結像面からのずれに対応する第２検出信号を出力する
第２高さ位置検出手段と；前記第２検出信号に基づい
て、前記所定焦点面と前記所定結像面とを一致させるよ
うに前記ステージを制御する制御手段とを有することを
特徴とする焦点位置検出装置。 - 【請求項７】 前記位置検出手段は前記投影光学系の投
影視野内に複数の計測点を有することを特徴とする請求
項６記載の焦点位置検出装置。 - 【請求項８】 投影光学系を介して所定のマスクパター
ンを露光すべき感光基板の被検査面の複数の位置に計測
点を有し、該計測点の夫々で該被検査面の前記投影光学
系の光軸方向のずれを検出する焦点位置検出手段と前記
感光基板を載置するとともに、前記投影光学系の光軸方
向に移動可能なステージとを備えた焦点位置検出装置に
おいて、 前記計測点情報を入力する入力手段と；前記入力手段か
らの情報に基づいて、前記計測点のうち少なくとも２つ
の計測点を選択する選択手段と；前記選択手段により選
択された計測点の夫々について、前記被検査面の前記投
影光学系の所定結像面からのずれに対応する第１検出信
号を出力する第１高さ位置検出手段と；前記選択された
少なくとも２つの計測点を所定のグループに分類し、該
グループ毎に前記第１検出信号の和をグループ内の前記
パターン像の数で平均化した信号の夫々に重み係数を掛
ける加重手段と；前記加重後の信号の和を重み係数の和
で平均化して所定焦点面の前記所定結像面からのずれに
対応する第２検出信号を出力する第２高さ位置検出手段
と；前記第２検出信号に基づいて、前記所定焦点面と前
記所定結像面とを一致させるように前記ステージを制御
する制御手段とを有することを特徴とする焦点位置検出
装置。 - 【請求項９】 投影光学系を介して所定のマスクパター
ンを露光すべき感光基板の被検査面の複数の位置に計測
点を有し、該計測点の夫々で該被検査面の前記投影光学
系の光軸方向の高さ位置を検出する焦点位置検出手段と
前記感光基板を載置するとともに、前記基板の傾きを可
変とするレベリングステージとを備えた焦点位置検出装
置において、 前記計測点情報を入力する入力手段と；前記入力手段か
らの情報に基づいて、前記計測点のうち少なくとも２つ
を選択する第１選択手段と；前記第１選択手段により選
択された前記計測点の各々について、前記被検査面の高
さ位置に対応する検出信号を出力する位置検出手段と；
前記検出信号のうち、高さ位置がほぼ等しい前記被検査
面に対応する少なくとも２つの検出信号を選択する第２
選択手段と；前記第２選択手段で選択された少なくとも
２つの検出信号の差から前記被検査面の傾きを検出する
傾き検出手段と；前記傾き検出手段からの情報に基づい
て、前記レベリングステージを制御する焦点位置検出装
置。
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3223817A1 (de) * | 1981-06-26 | 1983-01-13 | Bernardus Gradus 7329 Apeldoorn Peters | Elektrostatischer lautsprecher |
| KR970077113A (ko) * | 1996-05-09 | 1997-12-12 | 고노 시게오 | 면 위치 검출 방법과 면 위치 조정 장치 및 투영 노광 장치 |
| JP2001052995A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-02-23 | Matsushita Electronics Industry Corp | 面位置検出方法 |
| US6400456B1 (en) | 1993-09-14 | 2002-06-04 | Nikon Corporation | Plane positioning apparatus |
| JP2002313706A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Nikon Corp | 露光装置および制御プログラム |
| JP2006047958A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-02-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 露光装置および露光方法 |
| WO2006090575A1 (ja) * | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Fujifilm Corporation | 露光方法および露光装置 |
| JP2006284799A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 感光材料の露光方法および露光装置 |
| JP2007024532A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Yaskawa Electric Corp | 振動周波数測定方法および装置 |
| US7941232B2 (en) | 2004-06-29 | 2011-05-10 | Nikon Corporation | Control method, control system, and program |
| JP2014236163A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | キヤノン株式会社 | 合焦方法、合焦装置、露光方法、およびデバイス製造方法 |
| JP2017215484A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、及び物品製造方法 |
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1992
- 1992-03-25 JP JP06734592A patent/JP3303329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3223817A1 (de) * | 1981-06-26 | 1983-01-13 | Bernardus Gradus 7329 Apeldoorn Peters | Elektrostatischer lautsprecher |
| US6400456B1 (en) | 1993-09-14 | 2002-06-04 | Nikon Corporation | Plane positioning apparatus |
| KR970077113A (ko) * | 1996-05-09 | 1997-12-12 | 고노 시게오 | 면 위치 검출 방법과 면 위치 조정 장치 및 투영 노광 장치 |
| JP2001052995A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-02-23 | Matsushita Electronics Industry Corp | 面位置検出方法 |
| JP2002313706A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Nikon Corp | 露光装置および制御プログラム |
| US7941232B2 (en) | 2004-06-29 | 2011-05-10 | Nikon Corporation | Control method, control system, and program |
| JP2006047958A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-02-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 露光装置および露光方法 |
| WO2006090575A1 (ja) * | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Fujifilm Corporation | 露光方法および露光装置 |
| JP2006234960A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 露光方法および露光装置 |
| JP2006284799A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 感光材料の露光方法および露光装置 |
| JP2007024532A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Yaskawa Electric Corp | 振動周波数測定方法および装置 |
| JP2014236163A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | キヤノン株式会社 | 合焦方法、合焦装置、露光方法、およびデバイス製造方法 |
| JP2017215484A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、及び物品製造方法 |
| KR20170136445A (ko) * | 2016-06-01 | 2017-12-11 | 캐논 가부시끼가이샤 | 노광 장치, 노광 방법 및 물품 제조 방법 |
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