專利名稱：位置偏移光學測定裝置的調(diào)整裝置和調(diào)整方法
技術領域：
本發(fā)明是關于位置偏移光學測定裝置的發(fā)明，用于光學測定在半導體晶片光刻工序中，配準標記相對于晶片等被檢驗基板上制作的檢測標記(相互重合的標記)中的襯底標記的位置偏移(重合位置的偏移)，具體說是進行此位置偏移光學測定裝置的調(diào)整裝置和方法的發(fā)明。
測定偏移重合位置是在制成抗蝕圖形時，在基板上的襯底標記上制成配準標記，預先做好測定標記，用位置偏移光學測定裝置(測定相互重合位置偏移的裝置)把照明光照射到測定標記上，同時用CCD攝象機等拍攝從反射光得到的測定標記像，把拍攝的像進行圖象處理后，測定配準標記相對于襯底標記的相互重合位置偏移量。
可是在進行相互重合位置偏移的光學測定時，測定光學系統(tǒng)(也就是把照明光照射到測定標記上的照明光學系統(tǒng)和把來自測定標記的反射光聚焦成像的聚光光學系統(tǒng))不可避免會產(chǎn)生像差，在測定視野內(nèi)存在這樣的像差，特別是存在相對于光軸非軸對稱像差的話，會產(chǎn)生相互重合位置偏移測定值的測定誤差TIS(系統(tǒng)誤差(Tool InducedShift))。
由于測定的是有測定誤差TIS的相互重合位置的偏移，所以存在不能準確測定位置偏移的問題。因此提出了在使用位置偏移光學測定裝置進行位置偏移測定之前，要對此裝置的測定光學系統(tǒng)使用的照明孔徑光闌、成像孔徑光闌、物鏡等的位置進行調(diào)整，以減小測定誤差TIS(例如參照特開2000-77295號公報)。
再有在相互重合位置偏移測定裝置的測定光學系統(tǒng)中，裝有多個自動聚焦光學系統(tǒng)，用調(diào)整上述幾個調(diào)整因素進行去除測定誤差TIS的調(diào)整的同時，也要對自動聚焦光學系統(tǒng)進行調(diào)整，存在有使這些調(diào)整操作進一步復雜化的問題。
本發(fā)明就是針對這樣的問題，目的是要簡化相互重合位置偏移測定裝置的測定光學系統(tǒng)的調(diào)整操作。本發(fā)明的另一個目的是使相互重合位置偏移測定裝置的測定光學系統(tǒng)的調(diào)整操作自動進行。
為了達到上述目的，本發(fā)明的位置偏移光學測定裝置由照射測定標記的照明光學系統(tǒng)、使從此測定標記反射的光聚焦，把測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)、利用此成像光學系統(tǒng)，把成像的測定標記像進行拍攝的攝像裝置、對此攝像裝置得到的圖象信號進行處理，測量測定標記位置偏移的圖象處理裝置等構(gòu)成；在該位置偏移光學測定裝置中，調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)是可以進行構(gòu)成照明光學系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)的幾個光學要素的位置調(diào)整，使這幾個光學要素的位置調(diào)整按規(guī)定的程序進行，實現(xiàn)測定誤差調(diào)整。
可以用多根平行線狀標記構(gòu)成的L/S標記代替測定標記，以得到的QZ曲線為基礎調(diào)整此測定誤差。此QZ曲線是利用照明光學系統(tǒng)照射L/S標記，用成像光學系統(tǒng)把此反射光聚焦成像，用攝像裝置把L/S標記像拍攝下來，用圖象處理裝置把得到的圖象信號進行處理，求出表示L/S標記非對稱性的Q值，使L/S標記沿光軸方向(Z方向)移動，得到此QZ曲線。
在本發(fā)明中作為進行位置調(diào)整的幾個光學要素，包括組成照明光學系統(tǒng)的照明孔徑光闌、組成成像光學系統(tǒng)的物鏡和成像孔徑光闌。用此調(diào)整裝置進行調(diào)整時，先對成像孔徑光闌的位置進行調(diào)整，其次是調(diào)整物鏡的位置，最后調(diào)整照明孔徑光闌的位置，通過成像孔徑光闌位置的調(diào)整，進行使QZ曲線的凸的形狀平坦化的調(diào)整，通過對物鏡位置的調(diào)整，進行改變QZ曲線斜度的調(diào)整，通過對照明孔徑光闌位置的調(diào)整，進行使QZ曲線在Q值方向的平行位移的調(diào)整。這些位置的調(diào)整也可以自動進行。
本發(fā)明的調(diào)整裝置也有設置自動聚焦裝置的情況，從成像光學系統(tǒng)中分出、利用成像光學系統(tǒng)成像，用上述攝像裝置拍攝時進行自動聚焦調(diào)整。這種情況下，先用自動聚焦裝置進行自動聚焦調(diào)整，其次調(diào)整成像孔徑光闌的位置，第三調(diào)整物鏡的位置，最后調(diào)整照明孔徑光闌位置。這樣的調(diào)整也可以自動進行。
最后進行完照明孔徑光闌位置調(diào)整后，Q值沒有在規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，按自動聚焦調(diào)整、成像孔徑光闌位置調(diào)整、物鏡位置調(diào)整和照明孔徑光闌位置調(diào)整的順序，再反復進行，調(diào)整到Q值處于規(guī)定的范圍內(nèi)。
最后進行完照明孔徑光闌位置調(diào)整后，擔心經(jīng)過這樣的調(diào)整自動聚焦的調(diào)整出現(xiàn)偏差，這種情況下希望用自動聚焦裝置再一次進行自動聚焦調(diào)整。
另一方面，本發(fā)明還提供一種調(diào)整方法，在本發(fā)明位置偏移光學測定裝置中，該裝置包括照射測定標記的照明光學系統(tǒng)、使從此測定標記的反射光聚焦，把測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)、利用此成像光學系統(tǒng)，把成像的測定標記像進行拍攝的攝像裝置、對攝像裝置得到的圖象信號進行處理，測量測定標記位置偏移的圖象處理裝置；本發(fā)明的調(diào)整方法按規(guī)定的順序進行由照明光學系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)構(gòu)成的幾個光學要素的位置調(diào)整，實現(xiàn)測定誤差調(diào)整。
圖2表示在自動聚焦裝置中成像狀態(tài)的示意圖。
圖3表示采用光學檢測位置偏移的測定標記的平面圖和斷面圖。
圖4表示上述測定標記旋轉(zhuǎn)0度和180度位置的平面圖。
圖5表示自動聚焦裝置中的AF傳感器成像狀態(tài)的說明圖。
圖6表示L/S標記的平面圖和斷面圖，以及表示L/S標記像的圖象信號強度曲線的曲線圖。
圖7表示關于L/S標記像整體QZ曲線的曲線圖。
圖8表示由于調(diào)整照明孔徑光闌、成像孔徑光闌和第2物鏡21改變的QZ曲線特性的曲線圖。
圖9表示按調(diào)整成像孔徑光闌、調(diào)整第2物鏡、調(diào)整照明孔徑光闌的順序進行的情況下，QZ曲線變化的曲線圖。


圖10表示自動聚焦調(diào)整、成像孔徑光闌調(diào)整、第2物鏡調(diào)整、照明孔徑光闌調(diào)整自動進行順序的流程圖。
圖11表示自動聚焦調(diào)整、成像孔徑光闌調(diào)整、第2物鏡調(diào)整、照明孔徑光闌調(diào)整自動進行順序的流程圖。
標號說明10 照明光學系統(tǒng)12 照明孔徑光闌14 視場光闌20 成像光學系統(tǒng)16 第1光束分離器22 第2物鏡23 成像孔徑光闌25 第2光束分離器30 CCD攝象機35 圖象處理裝置40 自動聚焦裝置42 平行平面玻璃板43 分光鏡45 柱面透鏡46 AF傳感器50 載物臺51 晶片54 配準標記60 L/S標記圖1所示的測定裝置是測定晶片51上的測定標記52中配準標記偏離相互重合位置的，測定時晶片51放在可轉(zhuǎn)動和水平移動(X-Y方向移動)、而且可上下移動(Z方向移動)的載物臺50上。為了控制載物臺的移動，設有載物臺控制單元55。測定標記52在晶片51的襯底圖形上，用光刻工藝制作規(guī)定的抗蝕圖形時，例如如圖3所示，在晶片51端部矩形狀襯底標記53上作成矩形的配準標記54，用本發(fā)明的位置偏移光學測定裝置測定配準標記54相對于襯底標記53的相互重合位置的偏移。
此位置偏移光學測定裝置設置有用于使照明光照射測定標記52的照明光學系統(tǒng)10、使從測定標記來的反射光聚焦，使測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)20、拍攝此成像的測定標記像的攝像裝置30、處理用攝像裝置得到的圖象信號的圖象處理裝置35、用攝像裝置30控制對焦(控制聚焦)的自動聚焦裝置40。
首先照明光學系統(tǒng)10設有照明光源11、照明孔徑光闌12和聚焦透鏡13，從照明光源11射出的照明光束通過照明孔徑光闌12收攏成特定的光束，進入聚焦透鏡13進行聚焦。用聚焦透鏡13聚焦的照明光均勻照射在視場光闌14上。如圖1中剖面線所示，視場光闌14帶有一個長方形光闌開口S1。在圖1中光闌開口S1被放大了，如圖所示，設置成相對于X軸、Z軸傾斜45度。在此照明光學系統(tǒng)10中，為了下面要講到的測定誤差調(diào)整，設置有調(diào)整照明孔徑光闌12位置(X-Z方向的位置)的機構(gòu)(圖中沒有表示)。
通過視場光闌14的視場開口S1射出來的照明光射入中繼透鏡15，通過此照明中繼透鏡15以平行光束狀態(tài)射入第1光束分離器16。在第1光束分離器16中反射的照明光射向下方，通過第1物鏡17聚光，垂直照射在晶片51上的測定標記52上。其中視場光闌14和測定標記52在照明光學系統(tǒng)10中被預先設置成共軛位置。對于晶片51的測定標記52，用照明光照射對應于視場開口S1形狀的長方形區(qū)域。
這樣照明光照射包括測定標記52的晶片51表面，產(chǎn)生反射光，通過成像光學系統(tǒng)20導入攝像裝置30。具體地說，此反射光通過第1物鏡17變成平行光束，通過第1光束分離器16，用設置在第1光束分離器16上面的第2物鏡21在一次成像面28上測定標記52成像。透過第1成像中繼透鏡22，用成像開口光闌23收攏成特定直徑光束，通過第2成像中繼透鏡24在二次成像面29上使測定標記52成像。在此成像光學系統(tǒng)20中，為了下面要講到的測定誤差調(diào)整，分別設置有調(diào)整第2物鏡21和成像開口光闌23的位置(X-Y方向的位置)的機構(gòu)(圖中沒有表示)。
設置有CCD攝象機(攝像裝置)30，要使此二次成像面29和攝像面31一致，測定標記52的像用CCD攝象機30拍攝。然后把CCD攝象機30得到的圖象信號送到圖象處理裝置35，進行后面要介紹的信號處理。從此結(jié)構(gòu)可以看出，測定標記52和攝像面31具有共軛的位置關系。
在成像光學系統(tǒng)20的一次成像面28的后面，設置有第2光束分離器25，在接受用第2光束分離器25分出的反射光照射的位置，設有自動聚焦裝置40。在此自動聚焦裝置40中，從第2光束分離器25分出的光束射入AF第1中繼透鏡41，變成平行光束，透過平行平面玻璃板42，使照明開口光闌12的像在分光鏡43上成像。平行平面玻璃板42以與紙面垂直的軸42a為中心可進行傾斜調(diào)整，利用光折射使平行光束在圖1的紙面上進行上下平行移動的調(diào)整。以此如后面要講的那樣，可以把相對于分光鏡43的照明開口光闌12的像的中心與分光鏡43的中心進行對中調(diào)整。
從第2光束分離器25分出的光的分支其射出的光軸方向，如圖1所示，為與照明光學系統(tǒng)10的光軸平行，而實際上第2光束分離器25被設置成相對于照明光學系統(tǒng)10，在X-Y平面傾斜45度。也就是在Z方向看(平面視圖)，照明光學系統(tǒng)10的光軸和分支的光的光軸成45度。因此在經(jīng)過從圖1中的第2光束分離器25到分光鏡43后，在狹縫S1中用箭頭A表示的方向(把它稱為測試方向)變成為上下的方向，用箭頭B表示的方向(把它稱為非測試方向)變成垂直圖1紙面的方向。
這樣一來，射入到分光鏡43的平行光束被分成L1、L2兩個光束，射入AF第2中繼透鏡44。在通過AF第2中繼透鏡44聚光后，在與圖1紙面成直角的斷面上，用表示成凸透鏡形狀的柱面透鏡45會聚在非測試方向。由于柱面透鏡45在紙面內(nèi)的橫方向上不具有折射能力，所以上述的兩束光束L1、L2在測試方向(紙面內(nèi)方向)由AF第2中繼透鏡44聚光，在由在線傳感器組成的AF傳感器46上分別形成光源像。
這樣在AF傳感器46上形成兩個光源像，在圖2中表示了成像位置比AF傳感器46偏前的狀態(tài)(圖2(A))、在AF傳感器上聚焦的狀態(tài)(圖2(B))、比AF傳感器偏后的狀態(tài)(圖2(C))。如圖2(B)所示，在兩個光源像聚焦的狀態(tài)下，預先進行位置設定，使晶片51的像在CCD攝象機30上聚焦，如果偏離了聚焦位置的話，AF傳感器46上的兩個光源像的中心位置P1、P2間的距離變窄或變寬。
例如從晶片51的像在CCD攝象機30上聚焦的狀態(tài)，使放置晶片51的載物臺50向下方移動的話，如圖2(A)所示，成像位置比AF傳感器46偏前，兩個光源像的中心位置間距離變小。另一方面，從晶片51的像在CCD攝象機30上聚焦的狀態(tài)，使放置晶片51的載物臺50向上方移動的話，如圖2(C)所示，成像位置比AF傳感器46偏后，兩個光源像的中心位置間距離變大。
AF傳感器46的檢測信號送到AF信號處理單元47，在這里算出AF傳感器46上成像的兩個光源像中心位置間的距離。然后把此中心間距離與預先測定并存儲的聚焦狀態(tài)下的中心間距離進行比較，計算出兩個距離的差，作為焦點位置的信息輸出給載物臺控制單元55。也就是預先測定并存儲晶片51的像在CCD攝象機30上聚焦狀態(tài)下的在AF傳感器46上兩個光源像的中心間距離，它與實際檢測出來的中心間距離的差是聚焦狀態(tài)的差，把此差值作為焦點位置的信息傳送給載物臺控制單元55。然后在載物臺控制單元55中，上下移動載物臺50，以使上述的差值消失，使晶片51上下移動，使它的像在CCD攝象機中進行聚焦調(diào)整，也就是進行自動聚焦調(diào)整。
如圖1所示，采用這樣的自動聚焦調(diào)整的兩個光源像，是從視場光闌14形成的非測試方向(B方向)長的狹縫S1出來的光束產(chǎn)生的。此時在非測試方向?qū)挼墓馐鳯1、L2通過柱面透鏡45聚焦在AF傳感器46上。這樣可以使從晶片51的表面的反射均勻化，以提高用AF傳感器46檢測的精度。
下面對用上述構(gòu)成的位置偏移光學測定裝置測定位置的偏移進行說明。為了測定位置的偏移，在晶片51上設有測定標記52。如圖3所示，測定標記52是由在晶片51表面的矩形凹坑形成的襯底標記53、在光刻工序中形成的抗蝕圖形和同時在襯底標記53上形成的抗蝕圖形54組成。在光刻工序中配準標記54被設置在位于襯底標記53的中間，相對于襯底標記53配準標記54的位置偏移量對應于抗蝕圖形對基板圖形的相互重合位置的偏移量。因此如圖3所示，把襯底標記53的中心線C1和配準標記54的中心線C2之間的間隔R作為相互重合位置偏移量，可以用上述組成的位置偏移光學測定裝置測定。如圖3所示的相互重合位置偏移量R是Y軸方向(橫向)的位置偏移量，與它成直角的方向，也就是X軸方向(縱向)位置偏移量也可以同樣測定。
這樣進行測定標記52上的相互重合位置偏移量R的測定時，測定光學系統(tǒng)(也就是照明光學系統(tǒng)10和成像光學系統(tǒng)20)存在像差，特別是存在非軸對稱像差的話，存在此相互重合位置偏移量R測定值中包括測定誤差TIS的問題。關于此測定誤差TIS要做簡單的說明。如圖4(A)和(B)所示，此測定是使測定標記52在0度和180度兩個方向進行。也就是如圖4(A)所示，首先在位于左側(cè)的假想位置標記53a狀態(tài)下，測量配準標記54相對襯底標記53的相互位置偏移量R0，然后如圖4(B)所示，把測定標記52旋轉(zhuǎn)180度，在位于右側(cè)的假想位置標記53a狀態(tài)下，測量相互位置偏移量R180，用下式計算測定誤差TIS。
TIS＝(R0+R180)/2………………………………………………(1)從式(1)可以看出，即使有配準標記54相對于襯底標記53的相互重合位置偏移量，用式(1)計算的測定誤差TIS從理論上也應是零。可是在測定光學系統(tǒng)存在像差，特別是存在非軸對稱像差的情況下，即使象前面所講的那樣把測定標記52旋轉(zhuǎn)180度，由于并不意味此像差可轉(zhuǎn)動，從(1)式的計算結(jié)果作為測定誤差僅僅可以得到的是對應像差影響的值。
由于包括由這樣的光學像差產(chǎn)生的測定誤差TIS，用上述的位置偏移光學測定裝置測定的是相互重合位置的偏移量R，所以不能正確地測定位置偏移量R。因此本發(fā)明的位置偏移光學測定裝置中，要盡可能限制對上述測定誤差TIS的影響來進行調(diào)整。再有還需要相對于自動聚焦裝置40中的分光鏡43進行對中調(diào)整，關于這樣的調(diào)整在下面進行說明。
首先對自動聚焦裝置40進行調(diào)整。如上所述，用分光鏡43分成兩個光束L1、L2時，兩個光束L1、L2的光通量不相等的話，會擔心自動聚焦調(diào)整不正確。因此兩個光束L1、L2的光通量要相等，也就是要力求在分光鏡43成像的照明開口光闌12的像的中心與分光鏡43的中心一致。
圖5(A)表示在AF傳感器46上視場光闌14的狹縫S1成像的狀態(tài)，如此圖所示，兩個像IM(L1)和IM(L2)成像。因此AF傳感器46檢測出這兩個像，輸出如圖5(B)所示的曲線。用分光鏡43分離不等，使兩個光束L1、L2的光通量產(chǎn)生差別的話，如圖5(B)所示，曲線信號的強度i(L1)和i(L2)產(chǎn)生差值Δi。這樣就擔心兩個像的中心位置間的距離D測量不準。因此在檢測出這樣的信號強度差Δi時，要進行平行平面玻璃42的傾斜調(diào)整，以減小這個差值，要使射入到分光鏡43的光束的中心光軸的位置，在圖1上下方向上進行平移的調(diào)整，也就是進行使它與分光鏡43的中心一致的調(diào)整。這樣做使光束L1、L2的光通量相等的話，自動聚焦裝置40的調(diào)整就完成了。
然后對影響測定誤差TIS的問題進行調(diào)整。此調(diào)整是利用照明孔徑光闌12、成像孔徑光闌23和第2物鏡21的位置調(diào)整實現(xiàn)。此調(diào)整是把圖1所示裝置中的晶片51換成具有如圖6所示形狀的L/S標記60的晶片，放在載物臺50上，用照明光學系統(tǒng)10照射L/S標記60，用CCD攝象機30拍攝，把拍攝的L/S標記像進行圖象處理。如圖6(A)和(B)所示，此L/S標記60線寬3μm、臺階高差0.085μm(相當于照射光λ的1/8)，間距6μm的平行延伸的多根線狀標記61～67組成的標記。
用CCD攝象機30拍攝的L/S標記像，使用圖象處理裝置35進行處理，求圖象信號強度的話，其曲線如圖6所示。其中在各線狀標記61～67的臺階高差的位置，信號強度降低，求在每個線狀標記左右兩側(cè)的臺階高差位置的信號強度差ΔI，通過把它對所有線狀標記61～67平均，求出表示L/S標記像的非對稱性的Q值(Q＝1/7×∑(ΔI/I)×100(％))。然后使載物臺50在上下方向(Z方向)移動，使L/S標記60在Z方向移動，對各高度位置(Z方向位置)求Q值，求Q值的焦點特性的話，例如可以得到象圖7所示的QZ曲線。
在圖7中表示出兩類QZ曲線，也就是QZ曲線(1)和QZ曲線(2)，在QZ曲線(1)的情況下，非軸對稱的像差大，在QZ曲線(2)的情況下，非軸對稱的像差小。因此認為要調(diào)整到象QZ曲線(2)那樣。
下面對這樣的調(diào)整(把它稱為QZ調(diào)整)做簡單的說明。此調(diào)整要通過上述的照明孔徑光闌12、成像孔徑光闌23和第2物鏡21的位置調(diào)整來完成，圖8表示各位置調(diào)整的QZ曲線變化特性。首先進行照明孔徑光闌12的位置調(diào)整的話，如圖8(A)中箭頭A所示，是使QZ曲線上下平行移動的調(diào)整。如此圖所示，各QZ曲線的Q的最大值，也就是把平行移動到Z軸所必須的移動量叫作位移量α。進行成像孔徑光闌23的位置調(diào)整的話，如圖8(B)中箭頭B所示，是使QZ曲線凸的形狀平坦化的調(diào)整，如此圖所示，各QZ曲線的最大突出量稱為突出量β。進行第2物鏡21的位置調(diào)整的話，如圖8(C)中箭頭C所示，為使QZ曲線傾斜角度改變的調(diào)整。如此圖所示，各QZ曲線的最大最小值的差稱為傾斜量γ。
在本發(fā)明中，考慮隨這樣的調(diào)整引起的QZ曲線的變化特性，最好的調(diào)整是采用適當而且簡單的調(diào)整方法。一般來說，只是在配置按設計值機械組合成圖1所示的位置偏移光學測定裝置的狀態(tài)下，QZ特性是大而零亂的狀態(tài)，例如圖9中QZ(1)所示曲線的特性。為了要變成圖7中所示QZ曲線(2)的狀態(tài)，要進行如下順序的調(diào)整。
首先要調(diào)整敏感度高的成像孔徑光闌23。此調(diào)整如圖8所示，是使凸的形狀平坦化的調(diào)整，如圖9中箭頭B所示，是從QZ(2)表示的曲線調(diào)整到QZ(3)表示的曲線。此調(diào)整是相對于連接各QZ曲線兩個端點的第1基準線BL(1)的突出量β，使其在規(guī)定的范圍內(nèi)(例如±0.5％以內(nèi))。
其次進行第2物鏡21位置的調(diào)整。此調(diào)整是改變圖8(C)所示的QZ曲線傾斜程度的調(diào)整，如圖9箭頭C所示，是進行使平坦化的曲線QZ(3)的傾斜程度變成QZ(4)所示水平的調(diào)整。此調(diào)整前用成像孔徑光闌23位置的調(diào)整使QZ曲線平坦化(直線化)，所以有可能準確進行此傾斜調(diào)整。此調(diào)整是把相對于通過曲線QZ(4)中心位置的水平線的第2基準線BL(2)的傾斜量γ調(diào)整到規(guī)定范圍內(nèi)(例如±1.0％以內(nèi))。
通過上述兩個調(diào)整變成QZ(4)表示的接近與Z軸平行的直線的狀態(tài)，它與Z軸的間隔表示照明孔徑光闌12位置的偏移量。再進行照明孔徑光闌12位置調(diào)整，如圖9箭頭A所示，進行把呈水平狀態(tài)的曲線QZ(4)從QZ(5)平移到QZ(6)的調(diào)整。此調(diào)整是使曲線QZ(6)的平移量α在規(guī)定范圍內(nèi)(例如±0.5％以內(nèi))。其結(jié)果可以得到QZ(6)表示的非軸對稱的像差小的特性。
照明孔徑光闌12的調(diào)整敏感度比另兩個的調(diào)整敏感度(成像孔徑光闌23和第2物鏡21的調(diào)整敏感度)要小，照明孔徑光闌12的位置即使有一些偏移，作為判斷指標的平移量的變化也不大。因此如果不是在進行這兩個調(diào)整以后的話，就很難正確判斷照明孔徑光闌12的調(diào)整量。正是由于這個原因才在最后進行照明孔徑光闌12的調(diào)整。
在上述的調(diào)整中，由于照明光學系統(tǒng)10兼作自動聚焦裝置40的光路，因照明孔徑光闌12的調(diào)整要影響到自動聚焦裝置40的調(diào)整，因此在進行上述調(diào)整后，要再一次進行自動聚焦裝置40的調(diào)整(平行平面玻璃板42的傾斜調(diào)整)。
綜上所述，自動聚焦裝置40的調(diào)整和QZ調(diào)整要按以下順序進行。
(1)自動聚焦裝置40中的平行平面玻璃板42的傾斜調(diào)整；(2)成像孔徑光闌23的調(diào)整；
(3)第2物鏡21的調(diào)整；(4)照明孔徑光闌12的調(diào)整；(5)平行平面玻璃板42的傾斜調(diào)整。
經(jīng)上述(1)～(4)的一次調(diào)整，用QZ曲線表示的特性中的Q值沒有進入某個規(guī)定的規(guī)格內(nèi)的情況下，要重復進行(1)～(4)的調(diào)整，直到能進入到規(guī)格內(nèi)。
也可以使上述說明的調(diào)整自動進行，參照圖10和圖11的流程圖來說明示例。再有在這兩個圖中用園圈起的A之間連接，構(gòu)成一個流程圖。
首先進行自動聚焦調(diào)整(S1步)。但是這正如文字表明的那樣，本來就是自動進行的。其次進行成像孔徑光闌23的調(diào)整(S2和S3步)。此調(diào)整是一邊求QZ曲線，一邊如圖9中箭頭B所示，進行從QZ(2)表示的曲線調(diào)整到QZ(3)表示的曲線。此調(diào)整是相對于連接各QZ曲線兩個端點的第1基準線BL(1)的突出量β，使其在±1％以內(nèi)。
再進行第2物鏡21的位置調(diào)整(S4和S5步)。此調(diào)整是一邊求QZ曲線，一邊如圖9中箭頭C所示，是進行使平坦化的曲線QZ(3)的傾斜程度變成QZ(4)所示水平的調(diào)整。此調(diào)整是把相對于第2基準線BL(2)的傾斜量γ調(diào)整到2％以內(nèi)。
然后進行照明孔徑光闌12的位置調(diào)整(S6和S7步)。此調(diào)整是一邊求QZ曲線，一邊如圖9中箭頭A所示，進行把呈水平直線狀態(tài)的曲線QZ(4)從QZ(5)平移到QZ(6)的調(diào)整。此調(diào)整是使平移量α在1％以內(nèi)。
按上述調(diào)整一次后，由于照明孔徑光闌12的調(diào)整，有可能使自動聚焦的調(diào)整偏離，在第8步中再一次進行自動聚焦調(diào)整。在進行以上調(diào)整時，要判斷是否突出量β在±0.5％以內(nèi)、傾斜量γ在1％以內(nèi)、平移量α在0.5％以內(nèi)，也就是要判斷是否突出量β、傾斜量γ、平移量α在規(guī)定的范圍以內(nèi)(S9步)。在所規(guī)定的范圍以內(nèi)的話，就不再進行以上的調(diào)整，自動調(diào)整完成。
另一方面，不在所規(guī)定的范圍以內(nèi)的情況下，進行S10步以下的二次調(diào)整。此調(diào)整從S10步和S11步的成像孔徑光闌23的調(diào)整開始，在此把QZ曲線的突出量β定為±0.5％以內(nèi)。其次進入第S12步和S13步，進行第2物鏡21的位置調(diào)整，在此把QZ曲線的傾斜量γ定為1％以內(nèi)。再進入第S14步和S15步，進行照明孔徑光闌12的位置調(diào)整，在此把QZ曲線的平移量α定為0.5％以內(nèi)。
然后再一次進行自動聚焦調(diào)整(S16步)，在S17步中，要判斷是否突出量β在±0.5％以內(nèi)、傾斜量γ在1％以內(nèi)、平移量α在0.5％以內(nèi)，也就是要判斷是否突出量β、傾斜量γ、平移量α在規(guī)定的范圍以內(nèi)。不在這樣規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，再次返回第S10步，進行上述的二次調(diào)整。確認在所規(guī)定的范圍內(nèi)的話，此自動調(diào)整結(jié)束。
如上所述，本發(fā)明是由調(diào)整裝置和調(diào)整方法構(gòu)成，本發(fā)明的位置偏移光學測定裝置由照射測定標記的照明光學系統(tǒng)、使從此測定標記反射的光聚焦，把測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)、利用此成像光學系統(tǒng)，把成像的測定標記像進行拍攝的攝像裝置、對此攝像裝置得到的圖象信號進行處理，測量測定標記位置偏移的圖象處理裝置等構(gòu)成；在此位置偏移的圖象處理裝置中，可對構(gòu)成照明光學系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)的多個光學要素的位置進行調(diào)整，并按所規(guī)定的順序?qū)υ摱鄠€光學要素的位置進行調(diào)整，實現(xiàn)測定誤差的調(diào)整。
采用本發(fā)明，按規(guī)定的順序?qū)φ彰骺讖焦怅@、成像孔徑光闌、物鏡等的調(diào)整要素進行調(diào)整的話，也包括自動聚焦光學系統(tǒng)的調(diào)整，可以簡單而且準確地進行調(diào)整，能去除測定誤差TIS，并使其自動化也簡單。
權利要求
1.位置偏移光學測定裝置的調(diào)整裝置，包括照射測定標記的照明光學系統(tǒng)、使從上述測定標記反射的光聚焦，把上述測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)、把利用上述成像光學系統(tǒng)成像的上述測定標記像進行拍攝的攝像裝置、對上述攝像裝置得到的圖象信號進行處理，測量測定標記位置偏移的圖象處理裝置，其特征為在此位置偏移光學測定裝置中，可對構(gòu)成照明光學系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)的多個光學要素的位置進行調(diào)整，并按所規(guī)定的順序?qū)ι鲜龆鄠€光學要素的位置進行調(diào)整，從而實現(xiàn)測定誤差的調(diào)整。
2.如權利要求1所述的調(diào)整裝置，其特征為上述測定誤差的調(diào)整使用多根平行線狀的標記組成的L/S標記代替上述測定標記，以得到的QZ曲線為基礎進行。
3.如權利要求2所述的調(diào)整裝置，其特征為用上述照明光學系統(tǒng)照射上述L/S標記，利用上述成像光學系統(tǒng)使反射光聚焦，用上述的攝像裝置拍攝成像的上述L/S標記像，把得到的圖象信號用上述的圖象處理裝置進行處理，求出表示上述L/S標記的非對稱性的Q值，從使上述L/S標記在光軸方向(Z方向)移動得到的上述的Q值，求出上述的QZ曲線。
4.如權利要求1～3中任一項所述的調(diào)整裝置，其特征為上述多個光學要素包括構(gòu)成上述照明光學系統(tǒng)的照明孔徑光闌、構(gòu)成成像光學系統(tǒng)的物鏡和成像孔徑光闌。
5.如權利要求4所述的調(diào)整裝置，其特征為上述規(guī)定順序定為先進行上述成像孔徑光闌的位置調(diào)整，再進行上述物鏡的位置調(diào)整，最后進行上述照明孔徑光闌的位置調(diào)整。
6.如權利要求4或5所述的調(diào)整裝置，其特征為利用上述成像孔徑光闌位置調(diào)整，進行使上述QZ曲線的凸形平坦化的調(diào)整，利用對上述物鏡位置調(diào)整，進行改變上述QZ曲線傾斜程度的調(diào)整，利用對上述照明孔徑光闌位置調(diào)整，進行使上述QZ曲線在Q值方向平移的調(diào)整。
7.如權利要求5或6所述的調(diào)整裝置，其特征為上述位置調(diào)整是自動進行的。
8.如權利要求1～3中任一項所述的調(diào)整裝置，其特征為設置有自動聚焦裝置，從上述成像光學系統(tǒng)分支后，用上述成像光學系統(tǒng)成像，用上述攝像裝置拍攝時進行自動聚焦調(diào)整。
9.如權利要求8所述的調(diào)整裝置，其特征為上述多個光學要素包括構(gòu)成上述照明光學系統(tǒng)的照明孔徑光闌、構(gòu)成上述成像光學系統(tǒng)的物鏡和成像孔徑光闌，上述調(diào)整順序設定為，先用上述自動聚焦裝置進行自動聚焦調(diào)整，第二進行上述成像孔徑光闌位置調(diào)整，第三進行上述物鏡位置調(diào)整，最后進行上述照明孔徑光闌位置調(diào)整。
10.如權利要求9所述的調(diào)整裝置，其特征為最后進行上述照明孔徑光闌位置調(diào)整后，上述Q值不在所規(guī)定范圍內(nèi)時，要按上述自動聚焦調(diào)整、上述成像孔徑光闌位置調(diào)整、上述物鏡位置調(diào)整和上述照明孔徑光闌位置調(diào)整的順序再一次重復進行調(diào)整。
11.如權利要求9或10所述的調(diào)整裝置，其特征為最后在上述照明孔徑光闌位置調(diào)整后用上述自動聚焦裝置再一次進行自動聚焦調(diào)整。
12.如權利要求9～11中任一項所述的調(diào)整裝置，其特征為自動進行上述自動聚焦調(diào)整和上述位置調(diào)整。
13.位置偏移光學測定裝置的調(diào)整方法，該位置偏移光學測定裝置包括照射測定標記的照明光學系統(tǒng)、使從上述測定標記反射的光聚焦，把上述測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)、利用上述成像光學系統(tǒng)，把成像的上述測定標記像進行拍攝的攝像裝置、對上述攝像裝置得到的圖象信號進行處理，測量上述測定標記位置偏移的圖象處理裝置，其特征為按規(guī)定的順序?qū)?gòu)成上述照明光學系統(tǒng)和上述成像光學系統(tǒng)的多個光學要素的位置進行調(diào)整，以實現(xiàn)測定誤差調(diào)整。
14.如權利要求13所述的調(diào)整方法，其特征為上述測定誤差調(diào)整用多根平行線狀的標記組成的L/S標記代替上述測定標記，以得到的QZ曲線為基礎進行。
15.如權利要求14所述的調(diào)整方法，其特征為用上述照明光學系統(tǒng)照射上述L/S標記，利用上述成像光學系統(tǒng)使反射光聚焦，用上述的攝像裝置拍攝成像的上述L/S標記像，把得到的圖象信號用上述的圖象處理裝置進行處理，求出表示上述L/S標記的非對稱性的Q值，從使上述L/S標記在光軸方向(Z方向)移動得到的上述的Q值，求出上述的QZ曲線。
16.如權利要求13～15中任一項所述的調(diào)整方法，其特征為上述多個光學要素包括構(gòu)成上述照明光學系統(tǒng)的照明孔徑光闌、構(gòu)成上述成像光學系統(tǒng)的物鏡和成像孔徑光闌，先進行上述成像孔徑光闌位置調(diào)整，然后進行上述物鏡位置調(diào)整，最后進行上述照明孔徑光闌位置調(diào)整。
17.如權利要求16所述的調(diào)整方法，其特征為設置有自動聚焦裝置，從上述成像光學系統(tǒng)分支后，用上述成像光學系統(tǒng)成像，用上述攝像裝置拍攝時進行自動聚焦調(diào)整，先用自動聚焦裝置進行自動聚焦調(diào)整，第二進行上述成像孔徑光闌位置調(diào)整，第三進行上述物鏡位置調(diào)整，最后進行上述照明孔徑光闌位置調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明旨在簡化偏離相互重合位置測定裝置的光學系統(tǒng)的調(diào)整操作。位置偏移光學測定裝置由照射測定標記52的照明光學系統(tǒng)10、使從此測定標記反射的光聚焦,把測定標記的像成像的成像光學系統(tǒng)20、利用此成像光學系統(tǒng),把成像的測定標記像進行拍攝的CCD攝象機30、由得到的圖象信號測量測定標記位置偏移的圖象處理裝置35、進行自動聚焦調(diào)整的自動聚焦裝置40構(gòu)成。在此裝置中按順序進行自動聚焦調(diào)整、成像光學系統(tǒng)20的成像孔徑光闌23的調(diào)整、第2物鏡21的調(diào)整、照明光學系統(tǒng)10的照明孔徑光闌12,從而實現(xiàn)測定誤差調(diào)整。
文檔編號G02B7/28GK1354395SQ0113497
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月20日 優(yōu)先權日2000年11月22日
發(fā)明者福井達雄 申請人:株式會社尼康