TW502108B - Apparatus and method of adjusting an optical device for detection of position deviation - Google Patents
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Description
502108 A7 B7 — --—* __ 五、發明說明(I ) [技術領域] 本發明爲關於在半導體晶圓之光微影製程等中,以光 學方式來測定半導體晶圓等之被檢測基板上所形成之測定 標記(重疊標記),相對底層標記之光阻標記的位置偏移(重 疊位置偏移)等所使用之光學位置偏移裝置,進〜步詳言之 ,係關於進行此光學位置偏移測疋裝置之調整的裝置及方 法。 [習知技術] 在半導體晶圓製程之一的光微影製程中,係分成幾個 階段在晶圓上形成光阻圖案。也就是說’在每個階段中, 在已形成之圖案(稱底層圖案)上重疊既定之光阻圖案來形 成。此時,由於相對底層圖案若重疊形成之光阻圖案之位 置有偏移的話,將無法得到所要之功能,因此皆要求正確 的重疊定位。因此,在光阻圖案之各形成階段中,皆要求 測定相對底層圖案之光阻圖案的重疊位置偏移,而用來測 定重疊位置偏移之裝置,爲習知之裝置(例如,參考特開 2000_77295 號公報)。 此重疊位置偏移測定,爲在光阻圖案形成時,在形成 ,於基板上之底層標記上,形成光阻標記,以形成測定標記 ’並使用光學位置偏移裝置,照射照明光到測定標記上, 同時,使用CCD攝影機等由反射光來攝影其測定標記之像 ’接著,對所攝影之像施以影像處理,以測定對於底層標 記之光阻標記之重疊位置偏移量。 ^ 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I-;# 線* 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210 X 297公釐) 502108 A7 --------- B7_____ 五、發明說明(Υ ) 然而,以此方式進行光學式之重疊位置偏移測定時, 無法避免測定光學系統(亦即,將照明光照射於測定標記之 照明光學系統,以及用來將來自測定標記之反射光加以聚 光成像之聚光光學系統)產生光學像差,此種光學像差,特 別是對於光軸,若非旋轉對稱像差存在於測定視野區域時 ’將會產生重疊位置偏移測定値之測定誤差TIS(Tool Induced Shift)。 若在有此種測定誤差TIS的狀態下進行位置偏移測定 的話,將會產生無法測定正確之位置偏移之問題。因此, 在使用此光學位置偏移測定裝置來進行位置偏移測定前, 必須對在此裝置之測定光學系統中使用之照明開口光圏、 成像開口光圈、物鏡等進行位置調整,以使得不產生測定 誤差TIS (例如,參考特開2000-77295號公報)。 [發明欲解決之課題] 然而,照明開口光圈、成像開口光圈、物鏡調整等之 調整要素,很難僅以一個來除去測定誤差!1S,而必須要 將這些複數個調整要素適當地組合調整以除去測定誤差 TIS。而且,這些複數個調整要素之間會互相影響使測定誤 .差TIS產生微妙地變化,因此欲適切的組合此等複數個調 整要素之調整是非常困難的。 再者,重疊位置偏移測定裝置之測定光學系統中,大 多包含有自動對焦光學系統,在藉由上述複數個調整要素 之調整以除去測定誤差TIS之同時,亦必須對自動對焦光 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 歡
一-^* d n It ti ft— tt ftt I y— i K n n I I n I ϋ t It . 502108 A7 ----- - B7_ ^ 五、發明說明(、) 學系統進行調整,使此等之調整作業更加複雜化。 本發明有鑑於此,以可以簡單地進行重疊位置偏移測 定裝置之光學系統之調整作業爲目的。此外,本發明亦以 可自動地進行重疊位置偏移測定裝置之光學系統之調整作 業爲目的。 爲了達成上述目的’本發明之光學位置偏移測定裝置 ,係由用來照明測定標記的照明光學系統,將來自該酒 標記之反射光加以聚光、以使該測定標記像成像的成丨象% 學系統’用來拍攝經該成像光學系統成像之該測定彳票胃己f象 的攝影裝置,以及處理該攝影裝置所拍攝之影像信號、以 測定該測定標記之位置偏移的影像處理裝置所構成,其 徵在於:構成照明光學系統與成像光學系統之複數個 要素之位置可調整,以既定之順序進行複數個光學要素之 位置調整來進行測定誤差調整。 此外’此測定誤差調整’使用取代測定標記之複數個 平行線狀標記所組成之L/S標記所得到之qZ曲線來進行 。此QZ曲線,爲使用照明光學系統來照明l/S標記,將 其反射光藉由成像光學系統將之成像,並使用攝影裝置將 成像之L/S標記之像攝影,然後將得到之影零信號依照影 、像處理裝置處理,以求得顯示L/S標記之非對稱性之q値 ,然後使L/S標記在光軸方向(Z方向)移動所得到。 本發明中,作爲進行位置調整之複數個光學要素,有 構成照明光學系統之照明開口光圏,構成成像光學系統之 物鏡及成像開口光圈。在使用此調整裝置進行調整時,首 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I--- ----I ----- ---f I f ---- * I--I ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 502108 A7 _____B7___ 五、發明說明(+ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 先,進行成像開口光圏之位置調整,接著,進行物鏡之位 置調整,最後,進行照明開口光圈之位置調整。此時,藉 由成像開口光圏之位置調整來進行將QZ曲線之凸形狀平 坦化之調整,藉由物鏡之位置調整來進行將QZ曲線之傾 斜改變之調整,藉由照明開口光圏之位置調整來進行將QZ 曲線沿著Q値方向平行移位之調整。此外,這些位置調整 可自動化。 本發明之調整裝置,更進一步設置有自動對焦裝置, 此自動對焦裝置,將由成像光學系統分歧而來、由成像光 學系統加以成像之像,以前述攝影裝置攝影,來進行自動 對焦之調整。此時,首先,進行自動對焦裝置之自動對焦 .調整,接著,進行成像開口光圈之位置調整,然後,再進 行物鏡之調整,最後,進行照明開口光圏之位置調整。此 外,這些位置調整可自動化。 又,在最後進行照明開口光圏之位置調整後,當Q値 未在既定範圍內時,再依此順序重複自動對焦調整、成像 開口光圈之位置調整、物鏡之位置調整以及照明開口光圈 之位置調整等之,以使Q値在既定範圍內。 又,在最後進行照明開口光圏之位置調整後,有可能 ,會有因調整而導致自動對焦調整失焦,此時,最好是能以 自動對焦裝置再次進行自動對焦調整。 又,本發明之調整方法,係使由用來照明測定標記的 照明光學系統,將來自測定標記之反射光加以聚光、以使 測定標記像成像的成像光學系統,用來拍攝經成像光學系 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 502108 A7 B7 五、發明說明(< ) 統成像之測定標記像的攝影裝置,以及處理攝影裝置所拍 攝之影像信號、以測定測定標記之位置偏移的影像處理裝 置所構成之光學位置偏移測定裝置來進行,其特徵在於: 構成照明光學系統與成像光學系統之複數個光學要素 之位置可調整’以既定之順序進行複數個光學要素之位置 調整來進行測定誤差調整。 [圖式之簡單說明] 圖1係顯示以本發明加以調整之光學位置偏移測定裝 置之構成的說明圖。 圖2(A)〜(C)係顯示自動對焦裝置之成像狀態的說明圖 〇 B 3(A)、(B)係顯示光學位置偏移檢測所使用之測定標 記的俯視圖與截面圖。 圖4(A)、(B)係將上述測定標記旋轉〇度與18〇度之位 置的俯視圖。 圖5(A)、(B)係顯示自動對焦裝置中至AF感測器之成 像狀態的說明圖。 圖6(A)〜(C)係顯示l/S標記之俯視圖與截面圖,及 L/S標記像之影像信號強度的圖表。 圖7係顯示L/S標記全體之QZ曲線的圖。 圖8(A)〜(C)係顯示依照照明開口光圈調整、成像開口 光圈調整及第2物鏡21調整之順序進行時QZ曲線之變化 的圖表。 ‘ 8 本Μϋ適用中國國家標準(CNS)A4規石_(iio_:ΜϋZW) "~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} I J1T* I I ^ 丨線_1 502108 B7 玉、發明i明(b) _ 9係顯示依照成像開口光圈調整、第2物鏡調整、 照明開口光圈調整之順序進行時QZ曲線之變化的圖表。 画係顯示自動進行自動對焦調整、成像開口光圈調 整、第2物鏡調整、照明開口光圈調整時之順序的流程圖 〇 圖11係顯示自動進行自動對焦調整、成像開口光圈調 整、第2物鏡調整、照明開口光圏調整時之順序的流程圖 I!麵·!!訂! (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) [元件符號說明] 10 照明光學系統 12 照明開口光圏 14 視野光圈 20 成像光學系統 16 第1分束器 22 第2物鏡 23 成像開口光圈 25 第2分束器 30 CDD攝影機 35 影像處理裝置 40 自動對焦裝置 42 平行平面玻璃板 43 光曈分割鏡 45 柱面透鏡 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ^^108 A7 1 ^—__B7_ 五、發明說明(q ) 46 AF感測器 5〇 載台 51 晶圓 54 光阻標記 60 L/S標記 ‘ [發明之實施形態] 以下,參照圖式說明本發明之實施形態。圖1爲本發 明之光學位置偏移測定裝置一例。又,爲了便於說明,將 圖1中與紙面垂直之方向設爲X方向,向左右延伸之方向 設爲Y方向,向上下延伸之方向設爲Z方向。 圖1所示之測定裝置,爲用來測定形成於晶圓51上之 測定標記52的光阻標記之重疊位置偏移,在測定時,晶圓 51爲裝置在可以旋轉以及水平移動(X-Y方向移動)、且可 上下移動(Z方向之移動)之載台50上。爲進行此載台之移 動控制,設有載台控制部55。測定標記52,係在晶圓51 之底層圖案上以光微影步驟形成既定之光阻圖案時,如圖 3所示,在晶圓51之端部所形成之矩形狀之底層標記53 上,製作形成矩形之光阻標記54,並使用本發明之光學位 ‘置偏移測定裝置,來測定對底層標記53之光阻標記54之 重疊位置偏移。 此光學位置偏移測定裝置,具備有:用來將照明光照 射至測定標記52上之照明光學系統,將來自測定標記之反 射光加以聚光、以使測定標記成像之成像光學系統2〇,拍 10 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 訂——I線j 502108 A7 _—-—— _B7__ 五、發明說明(f ) 攝此成像之測定標記的攝影裝置30,用來將對攝影裝置所 攝得之影像信號進行處理的影像處理裝置35,以及攝影裝 置中在攝影時進行焦點組合控制(對焦控制)之自動對焦裝 置40。 首先’照明光學系統ίο包含有照明光源η、照明開 口光圈12以及聚焦透鏡π,由照明光源η射出之照明光 束,被照明開口光圈12壓縮成特定之光束系,輸入聚焦透 鏡13而加以聚光。以聚焦透鏡13加以聚光之照明光,均 勻地照明視野光圏14。視野光圈14,如圖1中之剖面線所 示,具有長方形之光圈開口 S1。此外,在圖1內爲將開口 SU廣大顯示,如圖所示其係以相對X軸及ζ軸傾斜45度 之方式設置。此照明光學系統,因需進行後述之測定誤差 調整,因此設有用來進行照明開口光圈12之位置調整(Χ-Ζ 方向之位置)之機構(未圖示)。 穿透視野光圏14之視野開口 S1射出之照明光,射入 照明中繼透鏡15,並藉由此照明中繼透鏡15將其調直成 平行光束之狀態後射入第1分束器16。第1分束器中16 所反射之照明光由下方射出,並以第1物鏡17加以聚光垂 直照射於晶圓51上之設定標記52。此處,視野光圈14與 ,測定標記係於照明光學系統10中配置於共軛之位置,對晶 圚51之測定標記52,以照明光照射對應視野開口 S1之形 狀的長方形區域。 以此方式,照明光照射於包含測定標記52之晶圓51 之表面後射出之反射光,透過成像光學系統20導入攝影裝 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS)A4規格(210 X 297公釐〉 1#1!訂! i A (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502108 A7 _____B7 ___—…一 五、發明說明((丨) 置30。具體來說,該反射光被第1物鏡17調直成平ί了光 束,通過第1分束器16,並藉由第1分束器上方所配置之 第2物鏡21於一次成像面28形成測定標記52之像。接著 ,穿透第1成像中繼透鏡22,以成像開口光圈23來壓縮 成特定之光束徑,並藉由第2成像中繼透鏡24於二次成像 面29上形成測定標記52之像。此成像光學系統20,由於 需進行後述之測定誤差調整,因此設有用來進行第2物鏡 21及成像開口光圏23之位置調整(Χ-Υ方向之位置)的機構 (未圖示)。 又,以該二次成像面29與攝影面31 —致之方式設有 CCD攝影機(攝影裝置)30,藉此CCD攝影機30拍攝測定 標記52之像。然後,將CCD攝影機30所拍攝之影像信號 送到影像處理裝置35,進行後述之信號處理。由此構成可 知,測定標記52與攝影面31爲共軛之位置關係。 在成像光學系統20之一次成像面28後側,配設有第 2.分束器25,並在由此第2分束器25所分歧之反射光之接 收位置,設有自動對焦裝置40。於此自動對焦裝置40,由 第2分束器25所分歧之光束射入AF第1中繼透鏡41,並 被調直成平行光束後,穿透平行平面玻璃板42,將照明開 t口光圈12之像成像於光瞳分割鏡43上。平行平面玻璃板 42,能以垂直於紙面之軸42a爲中心進行傾斜調整,利用 光折射來進行使平行光束在圖1紙面上下平行移動的調整 。據此,即能如後述般,.將相對光瞳分割鏡43的照明開口 光圏12之像中心對準於光瞳分割鏡43之中心的調整。 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(210 X 297公ϋ " * C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 —訂! !線 502108 A7 _______ B7 ___ _ 五、發明說明(/ 〇) 又,來自第2分束器25之分歧光之射出光軸方向,在 圖1中係顯示成與照明光學系統10之光軸平行,但實際上 ,第2分束器25係配置成相對照明光學系統1〇於χ_γ平 面傾斜於45度之方向。亦即,在Ζ視(俯視)下,照明光學 系統10之光軸與分歧光之光軸間爲45度之角度。因此, 在狹縫S1中以箭頭Α所示之方向(稱此爲測量方向),係圖 1中第2分束器25到光瞳分割鏡43之路徑中的上下方向 ,箭頭B所示之方向(稱此爲非測量方向)係與圖!紙面垂 直之方向。 如前所述,射入光瞳分割鏡43之平行光束,於測量方 向分割爲二個光束LI、L2,然後射入AF第2中繼透鏡44 。接著,以AF第2中繼透鏡44加以聚光,在與圖1紙面 垂直之截面,以呈凸鏡形狀之柱面透鏡45加以會聚於非測 量方向。由於柱面透鏡45在紙面內之橫方向不具折射力, 因此上述兩個光束LI、L2,係在測量方向(紙面內方向)藉 AF第2中繼透鏡44加以聚光,在由線感測器構成之AF 感測器46上分別形成光源像。 以此方式,在AF感測器46上形成2個光源,圖2中 ,顯示了成像位置偏於AF感測器46之前側的狀態(圖 2(A))、對焦在AF感測器46上的狀態(圖2(B))、以及偏於 AF感測器46之後側的狀態(圖2(C))。在如圖2(B)所示之 兩光源成對焦之狀態下,預先進行位置設定以使圓51之像 對焦在CCD攝影機30,當偏離對焦位置時,AF感測器46 之2光源像中心位置PI、P2間之距離,即會變大、或變 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i!i!線」 .·1
Hi CH 1-1 ϋ It I- t— I— tn —1-1 ............- m 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 观108 A7 _ B7 一^' 五、發明說明(1丨) 窄。 例如,自晶圓5 i之像對焦於CCD攝臟3〇之狀態'丄 將搭載晶W 51之齡50移至T辦,驗姻2(A)所不 ,成讎_於AF麵器46之―,麵細像之中心 位置間之頻會臓。另-_,自晶W 51之像對焦於 CCD攝影機30麵之狀態,將搭雜晶圓51之載台5〇移
至上方時,馳如圖2(c)所示’ AF 46之後側,麵光源像之中心位虞間之距離會拉 AF感測器46之麵信號被終AF錢處理部47, 於此處算出成像於AF感測器46上之兩光讎之中心位置 間的距離。騎,腿中心师_,與預先酿§S憶之# 焦狀態之神間距馳以嫌,_丽駿U此作 爲焦點位置資訊輸出至載台控制部55 °亦即’晶圓51之 像對焦於⑽攝影機30.之狀態下的AF感測器46上兩光 源像2神位顚之關赚㈣瓣_ ’雌與貫際 上檢測出之中心間距離間之差即爲與對焦狀態之差,此差 作爲焦點位置資訊而輸出至載台控制部55 °接著’在載台 控制部55,上下移動載台50,以使晶圓51上下移動來消 除上述之差,進行對焦於CCD攝影機30之|周整,亦即進 .行自動對焦調整。 又,以此方式在自動對焦調整中使用之兩光源像,如 圖1所示,係以來自視野光圈14上形成於非測量方向(B 方向)長之狹縫S1之光束所形成。此時,擴散於非測量方 向之光束LI、L2以柱面透鏡45加以聚光,集中至AF感 14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) # -ϋ n it ttt .線丨 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) J^l〇8 A7 _ _一…__B7 _ 五、發明說明(、> ) 測器46。藉此,即可使來自晶_ 51表面之反射不均現象 加以平均化,以提昇AF感測器46之檢測精密度。 接著,說明如以上構成之光學位置偏移測定裝置之位 置偏移之測定。爲進行此位置偏移測定,於晶圚51上設有 測定標記52。此測定標記52,如圖3所示,由形成於晶圓 51表面之矩形凹部所形成之底層標記53、及在光微影製程 中與光阻圖案之形成同時形成於底層標記53上之光阻標記 54所構成。光微影製程中,光阻標記54係被設定成形成 於底層標記53之中央位置,光阻標記54相對於底層標記 53之位置偏移量,即對應光阻圖案相對於底層圖案之重疊 位置偏移量。因此,如圖3所示,將底層標記53之中心線 C1與光阻標記54之中心線C2之間隔作爲重疊位置偏移量 ’藉由上述構成之光學位置偏移測定裝置來測定。此外, 圖3所7K重疊位置偏移量R爲Y軸方向(橫方向)之位置偏 移量,與此直角之方向、亦即X軸方向(縱方向)之位置偏 移量亦同樣地加以測定。 以此方式進行測定標記52之重疊位置偏移量R的測 定,若測定光學系統(也就是說,照明光學系統1〇以及成 像光學系統20)存在像差、特別是存在有非旋轉對稱像差 .時,會產生在此重疊位置偏移量R之測定値中包含測定誤 差TIS之問題。簡單地說明此測定誤差TIS。此測定,如 圖4(A)及(B)所示,在測定標記52之0度與180度二方向 進行。也就是說,首先,如圖4(A)所示,在假想顯示之位 置標記53a爲在左邊之狀態下,測定對於底層標記53光阻 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------------I I · I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- -線 502108 A7 _ _B7________ 五、發明說明(A ) , 標記54之重疊位置偏移量R〇 ,接著,如圖4(B)所示,將 測定標記52作丨8〇旋轉,在假想位置標記53a位於右邊的 狀態下測定重疊位置偏移量Rud,然後以下式(1)計算測定 誤差T1S。 [式1] TISKRo+Ri 8〇)/2 …⑴ 由式(1)可知,即使光阻標記54相對底層標記53有重 疊位置偏移,以式(1)運算之測定誤差TIS在理論上應該爲 0。然而,當在測定光學系統上有光學像差’特別是有非旋 轉對稱之像差時,即使將測定標記52如上述般地旋轉180 度,因爲此像差並沒有旋轉,因此由式(1)之計算結果’可 以求得只對應到像差之影響之値之測定誤差。 在包含以此光學像差所產生之測定誤差TIS的狀態下 ,使用上述光學位置偏移測定裝置來測定重疊位置偏移量 R時,是無法測定正確之重疊位置偏移量R。因此,本發 明之光學位置偏移測定裝置,會進行調整來盡可能的抑制 上述測定誤差TIS之影響。此外,亦必須對自動對焦裝置 40中對光瞳分割鏡43之中心位置對準之調整,以下將說 明這些調整。 . 首先,隹進行自動對焦裝置40之諷整。如前所述,以 光瞳分割鏡43分割爲兩光束LI、L2時,若兩光束L1、 L2之光量不相等的話,自動對焦調整可能會不正確。因此 ’需使兩光束LI、L2之光量相等,亦即需使成像於光瞳 分割鏡43之照明開口光圈12之像中心與光瞳分割鏡43之 16 本紙張國國家標準(CNS〉A4規格(210 X 297公釐) _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
---------訂· I 線—識 502108 A7 ______B7__ 五、發明說明(θ) 中心一致。 此處,於圖5(A)中顯示在AF感測器46上形成視野光 圈14之狹縫S1之像的狀態’如該圖所示,形成有兩個像 IM(L1)以及IM(L2)。AF感測器46檢測出此兩個像,然後 輸出如圖5(B)所示之輪廓(profile)信號。若因光瞳分割鏡 43之分割產生偏移而使兩光束LI、L2之光量有差異時, 如圖5(B)所示,輪廓信號強度i(Ll)及i(L2)會產生差仏。 此狀態下,二個像之中心位置間之距離D的測定有可能產 生錯誤。因此當檢測出輪廓信號強度差Δί時,爲消除此差 ,會進行平行平面玻璃板42之傾角調整,以進行將射入光 瞳分割鏡43之光束中心光軸位置於圖1中上下方向平性移 動之調整,亦即,進行與光瞳分割鏡43之中心一致的調整 。以此方式,使光束LI、L2之光量相等的話,即結束自 動對焦裝置40之調整。. 接著,進行對測定誤差TIS影響之調整。此調整爲藉 由照明開口光圏12、成像開口光圏23及第2物鏡21之位 置調整來進行。此調整,係將具有如圖6所示形狀之L/S 標記60之晶圓取代圖1所示裝置之晶圓51搭載於載台50 上,接著,使用照明光學系統11來照射L/S標記60,然 ι後對CCD攝影機30所拍攝之L/S標記進行影像處理。此 L/S標記60,如圖6(A)以及(Β)所示,爲線寬3μπι、高低差 0·085μηι(相當於照射光λ之1/8),節距6μηι之平行延長之 複數條之線狀標記61〜67所構組成之標記。 以CCD攝影機30拍攝之L/S標記像,以影像處理裝 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -kn ϋ I tn 1—-
訂-------線J 502108 A7 ____ B7_____ 五、發明說明(/) 置35加以處理以求取影像信號強度後,其輪廓即如圖 6(C)所示。此處,各線狀標記61〜67之高低差位置處信號 強度雖會降低,但藉由求出各線狀標記左右兩側之高低差 位置處的信號強度差ΔΙ,將此以全線狀標記61〜67加以 平均,來求出顯示L/S標記像之非對稱性之Q値(Q=i/7x Σ(ΔΙ/Ι)Χ100(%))。接著,上下移動(Z方向)載台50,將· L/S使標記60移動於Ζ方向,求出各高度位置(Ζ方向位置 )之Q値以求出Q値之對焦特性,即得到例如圖7所示之 QZ曲線。 圖7中,顯示了兩種QZ曲線,亦即QZ曲線(1)及qz 曲線(2),爲QZ曲線(1)時,非旋轉對稱像差較大,爲Qz 曲線(2)時,非旋轉對稱像差較小。因此,被認爲進行成爲 QZ曲線(2)之調整即可。 以下,簡單說明此調整(稱此爲QZ調整)。此調整,如 上述般,係藉由照明開口光圈12、成像開口光圈23及第2 物鏡21之位置調整來進行,而各位置調整之QZ曲線之變 化特性顯示於圖8。首先,若進行開口照明光圏12之位置 調整,則如圖8(A)之箭頭A所示,係上下平行移動QZ曲 線之調整。如此圖所示,各QZ曲線之最大Q値,亦即平 .行移動至Z軸所必須之移動量,稱爲移動量α。若進行成 像開口光圏23之位置調整,則如圖8(B)所示,係將qz曲 線之凸形狀平坦化之調整。如此圖所示,將各QZ曲線之 最大突出量稱爲突出量Θ。若進行第2物鏡21之位置調整 ,則如圖8(C)所示,係改變QZ曲線之傾斜角度之調整。 18 本紙張尺度適用中國國冢標準(CNS)A4 MM (210 χ 297公ί! -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 線 502108 A7 _______________________________B7___ 五、發明說明(,> ) 如此圖所不,將各QZ曲線之最大最小値之差稱爲傾斜量 ry 〇 本發明中,考慮隨此調整產生之QZ曲線之變化特性 ,進行就調整而言最適切且簡單之調整方法。此處一般來 說,在僅將圖1所示構成之光學位置偏移測定裝置依設計 値組合配置之狀態下,QZ特性會有很大之錯誤,例如圖9 中以QZ(1)所示線之特性。爲了將此特性調整成爲圖7中 所示之QZ曲線(2),以以下之順序來進行調整。 首先,進行調整感度較敏感之成像開口光圏23的調整 。此調整,如圖8(B)所示,係將凸形狀平坦化之調整,如 圖.9中箭頭B所示,進行由qz(2)所示曲線到如QZ(3)所 示曲線之調整。此調整,係使突出量對連結此等各QZ 曲線兩端之第1基準線BL(1))在既定之範圍內(例如,土 〇·5%以內)。 接著,進行第2物鏡21之位置調整。此調整,如圖 8(C)所示,係改變QZ曲線之傾斜的調整,如圖9中箭頭C 所示,將已平坦化之曲線QZ(3)之傾斜,如QZ(4)所示進行 變爲水平之調整。此處,由於在進行此調整前已藉由成像 開口光圏23之位置調整來將QZ曲線平坦化(直線化),因 .此可以確實地進行傾斜調整。此調整,係將相對於通過曲 線QZ(4)中心位置之水平線之第2基準線BL(2)之傾斜量, 設定在既定範圍內(例如,在±1.0%以內)之調整。 藉由以上兩偃調整,如QZ(4)所示,成爲接***行於 Z軸之直線的狀態,此與Z軸之間隔,即代表照明開口光 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂!!線」 502108 五、發明說明(、Ί ) 圈12之位置偏移。接著,進行照明開口光圏12之位置調 整,如圖9中箭頭A所示,將已成爲水平直線狀之曲線 QZ(4),進行由QZ(5)到QZ(6)之平行移動的調整。此調整 ,係將曲線QZ(6)之位移量α設定在既定範圍內(例如,在 ±0.5%以內)之調整。其結果,可得到QZ(6)所示之非旋轉 對稱之像差小之特性。 又,照明開口光圏12之調整感度,較其他兩個調整感 度(成像開口光圈23及第2物鏡21之調整感度)遲鈍,即 使照明開口光圈12之位置有若干偏移,其作爲判斷指標之 平行偏移量的變化量亦不大。因此,若不是在其他兩個調 整進行之後再進行,則很難正確地判斷照明開口光圈12之 調整量。因此,將照明開口光圏12之調整放在最後進行。 上述調整中,由於照明光學系統兼用自動對焦裝置 40之光路,因此,上述照明開口光圈12之調整,會影響 自動對焦裝置40之調整。因此,在上述調整進行過後’需 再一次進行自動對焦裝置40之調整(平行平面玻璃板42之 傾角調整)。 ‘ 綜合以上所示,自動對焦裝置40之調整與QZ調整’ 係下述順序進行。 ‘[表 1] (1) 自動對焦裝置40中平行平面玻璃板42之傾角調整 (2) 成像開口光圈23之調整 (3) 第2物鏡21之調整 (4) 照明開口光圈12之調整 20 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 訂i n n· i m ϋ -1-1 -線」 502108 A7 ^__B7__ 五、發明說明(以) (5)平行平面玻璃板42之傾角調整 若進行一次上述(1)〜(4)之調整後QZ曲線特性中之q 値無法納於定量規格內時’即重複進fj上述(1)〜(4)之調整 ,直到進入規格內爲止。 以上說明之調整亦可自動化進行,以下,參考圖10及 圖11之流程圖來說明此例。又,該兩圖中,圓圈符號A 所圏住之範圍構成一個程序。 首先,進行自動對焦調整(步驟S1)。顧名思義,此步 驟係自動進行。接著,進行成像開口光圈23之調整(步驟 S2及S3)。此調整係一邊求QZ曲線,一邊如圖9中箭頭 B所示,進行由QZ(2)所示之曲線成爲QZ(3)所示之曲線之 調整。此調整,係將對連結各QZ曲線兩端之第1基準線 BL(1)之突出量沒調整,進行至=tl%以內爲止。 其次,進行第2物鏡21之位置調整(步驟S4以及S5) 。此調整,係一邊求QZ曲線,一邊如圖9中箭頭C所示 ,將已平坦化之曲線QZ(3)之傾斜度,調整到QZ(4)所示變 成水平。此調整,係將對第2基準線BL(2)之傾斜量τ調 整,進行至土2%以內爲止。 接著,進行照明開口光圏21之位置調整(步驟S6以及 ,s?)。此調整,係一邊求QZ曲線,一邊如圖9中箭頭A所 示,將已成爲水平直線之曲線QZ(4),由QZ(5)到QZ(6)般 地平行位移移動調整。此調整,係進行至位移量α成爲土 1%以內。 經上述步驟後結束一次調整,但有可能因照明開口光 21 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項#.填寫本頁) # 訂· 參 502108 A7 _B7__ 五、發明說明(^ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圈12之調整,使自動對焦調整產生偏移,因此在步驟S8 中,再度進行自動對焦調整。在進行上述調整後,即判斷 突出量Θ是否在±0.5%以內、傾斜量T是否在1%以內、及 位移量α是否在0.5%以內,亦即,判斷突出量石、傾斜量 r、及位移量α是否在既定範圍內(步驟S9)。若在既定範 圍內時,由於不再需進一步的調整,因此結束自動調整。 另一方面,若不在既定範圍內時,即進行步驟S10以 下之二次調整。此調整,係由步驟S10及S11之成像開口 光圏23之調整開始,此處,將QZ曲線之突出量3設到土 0.5%以內。其次,進入步驟S12及S13,進行第2物鏡21 之位置調整,此處,將QZ曲線之傾斜量r設到±1%以內 。接著,進入步驟S14及S15,進行照明開口光圏12之位 置調整,此處,將QZ曲線之位移量α設到土0.5%以內。 之後,再度進行自動對焦調整(步驟S16),於步驟S17 ,判斷突出量Θ是否在±0.5%以內、傾斜量r是否在1%以 內、及位移量α是否在0.5%以內,亦即,判斷突出量/5、 傾斜量Τ及位移量α是否在既定範圍內。若不在既定範圍 內,即回到步驟S10,重複進行上述之二次調整。若確定 已在既定範圍內的話,即結束自動調整。 [發明效果] 如以上說明般,依據本發明之由用來照明測定標記的 照明光學系統,將來自前述測定標記之反射光加以聚光、 以使前述測·定標記像成像的成像光學系統,用來拍攝經前 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 502108 A7 ____;_B7__ 五、發明說明(yt)) 述成像光學系統成像之前述測定標記像的攝影裝置,以及 處理前述攝影裝置所拍攝之影像信號、以測定前述測定標 記之位置偏移的影像處理裝置所構成的光學式位置偏移測 定裝置,可進行構成前述照明光學系統與前述成像光學系 統之複數個光學要素之位置調整,而構成以既定之順序進 行前述複數個光學要素之位置調整來進行測定誤差調整的 調整裝置及調整方法。
根據上述本發明,若依照既定之順序來進行照明開口 光圈、成像開口光圈及物鏡等之調整要素之調整,則包含 自動光學系統之調整,皆可簡單而且正確地進行,以除去 測定誤差TIS。此外,若依照既定之順序來進行調整,貝[J 可以簡單地將此自動化。 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) . •線 23 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 502108 C8 _08 一- 六、申請專利範圍 1 ·一種光學式位置偏移測定裝置之調整裝置’係由用 來照明測定標記的照明光學系統,將來自前述測定標記之 反射光加以聚光、以使前述測定標記像成像的成像光學系 統,用來拍攝經前述成像光學系統成像之前述測定標記像 的攝影裝置,以及處理前述攝影裝置所拍攝之影像信號、 以測定前述測定標記之位置偏移的影像處理裝置所構成’ 其特徵在於: 構成前述照明光學系統與前述成像光學系統之複數個 光學要素之位置可調整,以既定之順序進行前述複數個光 學要素之位置調整來進行測定誤差調整。 2 ·如申請專利範圍第1項之調整裝置,其中,前述測 定誤差調整,係取代前述測定標記,而根據使用由複數個 平行線狀標記所組成之L/S標記所得之QZ曲線來進行。 3 ·如申請專利範圍第2項之調整裝置,其係以前述照 明光學系統來照明前述L/S標記,以前述成像光學系統將 其反射光加以聚光所成像之前述L/S標記之像,使用前述 攝影裝置來加以拍攝,以前述影像處理裝置處理所得之影 像信號來求出顯示前述L/S標記之非對稱性的Q値, 並自移動前述L/S標記於光軸方向(Z方向)所得之前述 Q値,來求出前述QZ曲線。 4·如申請專利範圍第1〜3項中任一項之調整裝置, 其中,前述複數個光學要素,係由構成前述照明光學系統 之照明開口光圈,與構成前述成像光學系統之物鏡及成像 開口光圈所組成。 1 用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)'""" (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .0 線 502108 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第4項之調整裝置,其中,前述既 定順序之設定爲:首先進行前述成像開口光圏之位置調整 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) ,接著進行前述物鏡之位置調整,最後進行前述照明開口 光圏之位置調整。 6 ·如申請專利範圍第4項之調整裝置,其中,藉由前 述成像開口光圏之位置調整來進行將前述QZ曲線之凸形 狀平坦化之調整,藉由前述物鏡之位置調整來進行改變前 述QZ曲線之傾斜之調整,藉由照明開口光圏之位置調整 來進行使QZ曲線平行切換移動於Q値方向之調整。 7 ·如申請專利範圍第5項之調整裝置,其中,藉由前 述成像開口光圏之位置調整來進行將前述QZ曲線之凸形 狀平坦化之調整,藉由前述物鏡之位置調整來進行改變前 述QZ曲線之傾斜之調整,藉由照明開口光圈之位置調整 來進行使QZ曲線平行切換移動於Q値方向之調整。 8 ·如申請專利範圍第5項之調整裝置,其中,前述位 置調整係自動進行。 9 ·如申請專利範圍第6項之調整裝置,其中,前述位 置調整係自動進行。 10 ·如申請專利範圍第7項之調整裝置,其中,前述 位置調整係自動進行。 11 ·如申請專利範圍第1〜3項中任一項之調整裝置, 其設有自動對焦裝置,以將由前述成像光學系統分歧而來 、經前述成像光學系統加以成像之像,以前述攝影裝置拍 攝時進行自動對焦調整。 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 502108 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 12 ·如申請專利範圍第11項之調整裝置,其中,前述 複數個光學要素,係由構成前述照明光學系統之照明開口 光圈,與構成前述成像光學系統之物鏡及成像開口光圈所 組成;前述既定順序之設定爲:首先進行前述自動對焦裝 置之自動對焦調整,接著進行前述成像開口光圈之位置調 整,再進行前述物鏡之位置調整,最後進行前述照明開口 光圈之位置調整。 13 ·如申請專利範圍第12項之調整裝置,其中,在最 後進行前述照明開口光圈之位置調整後,前述Q値無法納 入既定範圍內時,係以前述既定順序重複進行前述自動對 焦調整、前述成像開口光圈之位置調整、前述物鏡之位置 調整以及前述照明開口光圈之位置調整。 14 ·如申請專利範圍第12項之調整裝置,其中,係在 最後進行前述照明開口光圈之位置調整後,再度進行使用 前述自動對焦裝置的自動對焦調整。 15 ·如申請專利範圍第13項之調整裝置,其中,係在 最後進行前述照明開口光圈之位置調整後,再度進行使用 前述自動對焦裝置的自動對焦調整。 16 ·如申請專利範圍第12項之調整裝置,其中,前述 自動對焦調整以及前述位置調整係自動進行。 17 ·如申請專利範圍第13項之調整裝置,其中,前述 自動對焦調整以及前述位置調整係自動進行。 18 ·如申請專利範圍第14項之調整裝置,其中,前述 自動對焦調整以及前述位置調整係自動進行。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4规格(210 X 297公釐) 502108 Λ8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 19 ·如申請專利範圍第15項之調整裝置,其中,前述 自動對焦調整以及前述位置調整係自動進行。 ^ (請先閱讀背面之注意事項、再塡寫本頁) 2〇 · —種光學位置偏移測定裝置之調整方法,係使由 用來照明測定標記的照明光學系統,將來自前述測定標記 之反射光加以聚光、以使前述測定標記像成像的成像光學 系統,用來拍攝經前述成像光學系統成像之前述測定標= 像的攝影裝置,以及處理前述攝影裝置所拍攝之影像信號 、以測定前述測定標記之位置偏移的影像處理裝置所構^ 之光學位置偏移測定裝置來進行,其特徵在於: 構成前述照明光學系統與前述成像光學系統之複數個 光學要素之位置可調整,以既定之順序進行前述複數個光 學要素之位置調整來進行測定誤差調整。 21 ·如申請專利範圍第20項之調整方法,其中,前述 測定誤差調整,係根據取代前述測定標記、使用由複數個 平行線狀標記所組成之L/S標記所得之QZ曲線來進行。 線 22 ·如申請專利範圍第21項之調整方法,其係以前述 照明光學系統來照明前述L/S標記,以前述成像光學系統 將其反射光加以聚光所成像之前述L/S標記之像,使用前 述攝影裝置來加以拍攝,以前述影像處理裝置處理所得之 影像信號來求出顯示前述L/S標記之非對稱性的Q値, 並自移動前述L/S標記於光軸方向(Z方向)所得之前述 Q値,來求出前述QZ曲線。 23 ·如申請專利範圍第20〜22項中任一項之調整方法 ,其中,前述複數個光學要素,係由構成前述照明光學系 4 ___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 502108 C8 D8 六、申請專利範圍 統之照明開口光圈,與構成前述成像光學系統之物鏡及成 像開口光圏所組成;且 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 首先進行前述成像開口光圏之位置調整,接著進行前 述物鏡之位置調整,最後進行前述照明開口光圏之位置調 整° 24 ·如申請專利範圍第22項之調整方法,其設有自動 對焦裝置,以將由前述成像光學系統分歧而來、經前述成 像光學系統加以成像之像,以前述攝影裝置拍攝時進行自 動對焦調整;且 首先進行前述自動對焦裝置之自動對焦調整,接著進 行前述成像開口光圈之位置調整,再進行前述物鏡之位置 調整,最後進行前述照明開口光圈之位置調整。 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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