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公開番号2022117106
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-10
出願番号2021013618
出願日2021-01-29
発明の名称露光装置
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人
主分類G03F 7/20 20060101AFI20220803BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【目的】本発明は、オートフォーカスを精密かつ高速に行うことを可能とする露光装置を提供する。
【解決手段】
本発明の露光装置は、対物光学系を含む露光光学系と、露光光学系と対物光学系を共有するオートフォーカス光学系と、制御ユニットと、を備え、ワークによって反射されたオートフォーカスパターン画像ビームの一部分は、第1光路を通って第1オートフォーカスパターンを形成し、他部分は、第2光路を通って第2オートフォーカスパターンを形成し、第1光路の光路長は、第2の光路の光路長と異なり、制御ユニットは、第1オートフォーカスパターンのコントラスト及び第2オートフォーカスパターンのコントラストに基づいて、対物光学系の合焦位置を決定し、且つ制御ユニットは、対物光学系の焦点を合焦位置と重ねるように、対物光学系と前記ワークの間の距離を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対物光学系を含み、前記対物光学系が露光用光に前記対物光学系を介してワークに所定露光パターンを形成させる露光光学系と、
前記露光光学系と前記対物光学系を共有するオートフォーカス光学系と、
制御ユニットと、
を備え、
オートフォーカスパターン画像ビームは、前記対物光学系を介して前記ワークの表面に照射され、
前記ワークによって反射された前記オートフォーカスパターン画像ビームの一部分は、第１光路を通って前記オートフォーカス光学系の検出面上に第１オートフォーカスパターンを形成し、
前記ワークによって反射されたオートフォーカスパターン画像ビームの他部分は、第２光路を通って前記オートフォーカス光学系の検出面上に第２オートフォーカスパターンを形成し、
前記第１光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、
前記制御ユニットは、第１オートフォーカスパターンのコントラスト及び第２オートフォーカスパターンのコントラストに基づいて、前記対物光学系の合焦位置を決定し、且つ前記制御ユニットは、前記対物光学系の焦点を合焦位置と重ねるように、対物光学系と前記ワークの間の距離を調整する、露光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置のオートフォーカスの技術分野に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体デバイスなどの表面欠陥を検査する検査装置においては、パターンの微細化に伴う光学系の高倍率化と高ＮＡ化により、光学系と基板との距離がわずかに変化しただけでもパターン像がぼやけてしまうという問題があった。そこで、この問題を解消するため、種々のオートフォーカス技術が提案されている。
【０００３】
一方、半導体デバイス基板を露光する露光装置においても、光学部品の特性のばらつきや基板の反り、厚みのばらつきなどに起因して、焦点ぼけが発生し、基板上で均一なパターンを得ることができないという問題があった。このため、露光用光学系に加えてフォーカス用光学系を設け、このフォーカス用光学系によりフォーカス補正を行う露光装置などが提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記の露光装置では、露光用光学系とフォーカス用光学系とを別々に設けることから調整にも手間が掛かるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－３１７８６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、オートフォーカスを精密かつ高速に行うことを可能とする露光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の露光装置は、対物光学系を含み、前記対物光学系が露光用光に前記対物光学系を介してワークに所定露光パターンを形成させる露光光学系と、前記露光光学系と前記対物光学系を共有するオートフォーカス光学系と、制御ユニットと、を備え、オートフォーカスパターン画像ビームは、前記対物光学系を介して前記ワークの表面に照射され、前記ワークによって反射された前記オートフォーカスパターン画像ビームの一部分は、第１光路を通って前記オートフォーカス光学系の検出面上に第１オートフォーカスパターンを形成し、前記ワークによって反射されたオートフォーカスパターン画像ビームの他部分は、第２光路を通って前記オートフォーカス光学系の検出面上に第２オートフォーカスパターンを形成し、前記第１光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、前記制御ユニットは、第１オートフォーカスパターンのコントラスト及び第２オートフォーカスパターンのコントラストに基づいて、前記対物光学系の合焦位置を決定し、且つ前記制御ユニットは、前記対物光学系の焦点を合焦位置と重ねるように、対物光学系と前記ワークの間の距離を調整する。
【発明の効果】
【０００８】
上記より、本発明の露光装置のオートフォーカス光学系は、異なる光路によって形成される異なるオートフォーカスパターンのコントラストを比較し、露光光学系及びオートフォーカス光学系が共有する対物光学系の合焦位置を位置決めすることができる。また、制御ユニットは、第１オートフォーカスパターンのコントラストと第２オートフォーカスパターンのコントラストの大きさの関係を判定することによって、対物光学系の合焦位置に到達したか又はそれを超えているかを迅速に判定し、それによって迅速なオートフォーカスを実現することができる。更に、オートフォーカス光学系は、異なる焦点深度での使用に適した複数のオートフォーカス用検出光学系を有するため、被撮領域の範囲及び解像度を変更することができ、焦点位置の検索時間を短縮することができ、リアルタイムにオートフォーカスを行うことができる。
【０００９】
本発明の上述した特徴と利点を更に明確化するために、以下に、実施例を挙げて図面と共に詳細な内容を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の露光装置の全体構造の一例を示す説明図である。
本実施形態のオートフォーカス光学系の光路を示す説明図である。
本実施形態の第２結像光学系の光路を示す説明図である。
本実施形態の第２結像光学系の撮像素子上に形成されたオートフォーカスパターンの像を示す説明図である。
図４のオートフォーカスパターンの像のコントラストを示す波形説明図である。
本実施形態の合焦位置と図４のオートフォーカスパターンの像のコントラストの波形との対応関係を示す説明図である。
本実施形態の合焦位置と図４のオートフォーカスパターンの像のコントラストの波形との対応関係を示す説明図である。
本実施形態の合焦位置と図４のオートフォーカスパターンの像のコントラストの波形との対応関係を示す説明図である。
本実施形態の合焦位置と図４のオートフォーカスパターンの像のコントラストの波形との対応関係を示す説明図である。
本実施形態の検出光学系の構造を示す説明図である。
本実施形態の異なる例の露光パターン形成装置の欠陥露光用素子の分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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