JPS6165433A - 対物レンズの物体位置検出装置 - Google Patents

対物レンズの物体位置検出装置

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JPS6165433A
JPS6165433A JP59186471A JP18647184A JPS6165433A JP S6165433 A JPS6165433 A JP S6165433A JP 59186471 A JP59186471 A JP 59186471A JP 18647184 A JP18647184 A JP 18647184A JP S6165433 A JPS6165433 A JP S6165433A
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JP
Japan
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objective lens
electrode
capacitance
target object
electrodes
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Pending
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JP59186471A
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English (en)
Inventor
Kazuo Takahashi
一雄 高橋
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric
    • G03F9/7053Non-optical, e.g. mechanical, capacitive, using an electron beam, acoustic or thermal waves
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass

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  • 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 U発明の分野J 本発明は、対物レンズに対する対象物体の位置を検出す
る装置に関し、特に、光学式顕微鏡あるいは半導体露光
装置等の焦点深度の浅い対物レンズの物体位置を検出し
自動焦点合せを行なう為の検出系として好適な対物レン
ズの物体位置検出装置に関する。
[発明の荷置] 従来、この種の装置としては、光学式の検出手段やエア
ーセンサによる検出手段などが提案されている。前者の
光学式検出手段においては、第5図に示すように、光源
1からの光を第1の光学系2を通して試料3上に集光さ
せ、試料3からの反射光を第2の光学系4を通して受光
素子5で受光し、反射光の受光素子5における入射位置
から主光学系(対物レンズ)6の位置を検出する方法が
取られている。しかし、この方法では試料3の反射率が
低い場合には、検出誤差が大きくなったり、検出不能と
なる場合もある。さらに第6図に示すように試料が傾む
いた場合にも検出誤差を生じる欠点があった。すなわち
、第6図において、太線で示される試料3は、主光学系
6の光軸上の位置が細線で示されるものと同一であるが
、太線で示すように傾いていると、第2の光学系4に対
する反射光(2点鎖線)の入射位置が上方にずれてしま
い、試料3の位置が細線のものより上側にあるものとし
て検出されてしまう。
これに対処する為、第7図に示すように、主光学系6の
周囲にエアーセンサ7を複数個配置して、各センサの値
から対物レンズと物体の相対位置を検出する方法も実用
化されている。しかし、この方式では、エアー・センサ
の特性上応答速度が遅いという欠点がある。さらに、こ
のようなエアー・センサは主光学系6の周囲にしか配置
できない為、主光学系6の口径が大きくなると各センサ
7の相対間隔も広くなり、試料3に各センサの相対M隔
より小さい領域での凹凸があっても検出できない等の欠
点がある。
[発明の目的] 本発明の目的は、上述の従来例における問題点に鑑み、
検出精度が試料の反射率や表面の傾きおよび凹凸に影響
され難く、かつ高速での物体位置検出が可能な対物レン
ズの物体位置検出装置を提供することにある。また、試
料表面の傾きゃ凹凸を検出可能な装置を提供することを
第2の目的とする。
[実施例の説明l 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明一実施例(係る付物1〕゛ノアの物体
位置検出装置を適用した対物レンズ部分の構成を示す。
同図において、3は試料(対象物体)、61ま主光学系
としての対物レンズ、8は第1の電極、9は第2の電極
である。また、61は対物レンズ6の鏡筒、62は対物
レンズ6の光学系を構成している物体3に最も近い位置
のレンズである。
第1の電極8は、透明で導電性のある薄膜をレンズ62
にコーティングすることにより形成される。
この第1の電極8は、光学的損失のできるだけ少ないこ
とが好ましく、例えば、レンズの反射防止コートとして
通常用いられる金属(アルミニウム等)コーティング材
料を用いることができる。また、レンズ62の物体側の
面にこのような反射防止用金属、コートを施す場合、こ
の金属コート周辺部の鏡筒61と接する部分を除去する
等、この金属コートを鏡筒61から絶縁させることによ
り、本発明の第1の電極として用いることができる。
第2の電極9は鏡筒61の物体3に最も近い位置に構成
される。これは、例えば鏡筒61が金属等の導電製材料
で構成されてぃれば−この1ftFilAIGネのまま
第2の電極として用いればよい。また、鏡筒61の物体
3に近1きする面に曲の材料で構成した上極を取付ける
ようにしてもよい。例えば第2の電極をプリント配線板
で構成すれば、鏡筒61が導電性であっても電1fi9
を鏡筒61から絶縁することができる。
第2図は、本発明の検出子部分の他の実施例を示す。同
図においては、対物レンズ6の一部として対物レンズ6
を構成するレンズのうち対象物体3に最も近いレンズ6
2と物体3との間に平行平面ガラス63を組込み、この
平行平面ガラス63の物体31tlllの面に第1の電
極8としてアルミニウム等、光学的損失の少ない導電性
薄膜をコートしている。
第3図は、本発明の検出子部分のさらに他の実施例を示
す底面図である。同図の検出子は、第2図のものに対し
、鏡筒61に構成する第2の電極9を3個に分割したも
のである。これにより、第1の電極8を共通電極として
この第1の電極8と容筒2の電極9との間に3個のコン
デンサが構成され、各コンデンサの容量または容量変化
を測定すれば、物体3の傾きや凹凸を検出することかで
きる。
第4図は、本発明の対物レンズの物体位置検出装置の全
体構成例を示す。この装置は、検出子すなわち第1の電
極8と第2の電極9、それに物体3および両電極8.9
と物体3との間に介在する物質(空気等)によって構成
されるコンデンサGoの静電容量を測定し、この容量ま
たは容量変化をもとに対物レンズ6の物体位置を検出す
るものである。同図において、11はコンデンサC1゜
C2、C3およびCOで構成されたインピーダンスブリ
ッジ、12は発振回路、13は検出回路、14は直流増
幅器、15は物体3の位置または標準位置からのずれを
示す指示計、16は電源である。
検出回路13は、発撮器12から発生される高周波電圧
を搬送波として上記コンデンサGoの静電容量もしくは
静電容量の変化により変調される被変調波から変調成分
を検出する不図示の検波回路とこの検波回路の出力信号
から不所望の周波数成分例えば上記搬送波をカットする
不図示のフィルタ回路とで構成され、インピーダンスブ
リッジ11のコンデンサC1とC2との接続点およびコ
ンデンサC3と第1の電極8との接続点の間に発生する
不平衡電圧を検出する。
次に、同図の装置の動作を説明する。
この装置においては、発振回路12で周波数の安定した
高周波を作り、これをインピーダンスブリッジ11のコ
ンデンサC2とC3との接続点およびコンデンサC1と
第2の電極9との接続点の間に印加する。したがって、
物体3と対物レンズ6の相対位置が変化すると、電極8
およびって構成されたコンデンサCOの容量が変化し、
発振回路12からブリッジ11に印加された高周波は、
この高周波が搬送波として振幅変調(AM)されたかた
らとなってブリッジ11から出力される。検出回路13
は、このブリッジ11より入力される変調波を上記検波
回路および搬送波を除去する為のローパスフィルタを通
すことにより、その変調成分すなわち不平衡電圧を取り
出し、直流増幅器14は、この不平衡電圧を増幅して、
指示計15を駆動する。これにより、指示計15は、対
象物体3の位置を表示する。ここで、予め物体3を合焦
位置にセットした状態でインピーダンスブリッジ11が
平衡づるようにコンデンサC1の容量を調整すれば、指
示計15は対客物体3の合焦位置からのずれ吊を表示す
ることになる。
なお、上記電極8および9で構成されるコンデンサCo
を発振回路12の発掘に寄与する可変客間素子として用
いるようにすれば、発掘回路12からの出力は周波数変
調されることになるが、この場合は、検出回路13とし
てはFM検波回路を使用すれば、コンデンサCOの容量
または容量変化を検出することができる。
[発明の適用例1 なお、上述の実施例においては、本発明を、対物レンズ
の物体位置検出装置として説明しているが、本発明は、
特に、半導体製造装置として使用される縮小投影露光装
置の焼付は用メインレンズのオートフォーカス用の計測
装置として使用すると一層の効果がある。この場合、レ
ンズの最適ビント位置でインピーダンスブリッジ11の
バリアプルキャパシタンスC1の容(6)を調整して出
力電圧をOに設定しておき、何らかの原因でピントがず
れた場合、出力が01.:なるようにレンズ6あるいは
物体3を自動制御すれば、常に最適ピント位置での露光
が可能となる。
さらに、鏡筒に構成する上極を複数個に分割1ノで、各
々について前記のような検出装置を構成すれば、各セン
昏すからの出力によって物体の傾向きも計測可能となる
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、対物レンズを構成するガ
ラス面のうち対象物体に最も近いガラス面と、レンズ鏡
筒の物体に近接する面にそれぞれ形成された電極と、こ
れらの電極および対象物体の間に介在する物質とで構成
されるコンデンサの静電容量により対象物体までの距離
を測定するようにしているため、検出精度が試料の反射
率や表面の傾きおよび凹凸に影響され難い。また、エア
ーセンナ等を用いる場合に比べ、検出速度が速い。
さらに、主光学系の光学素子の一部を検出子の一部とし
て利用している為に、検出系の安定性が向上し、コスト
も低減できる利点がある。さらに、一方の電極を複数個
に分割し、他方の電極を共通電極とするコンデンサを複
数個構成するようにすれば、対象物体の表面の傾きや凹
凸を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を適用した対物レンズ部分の概略の構
成を示す縦断面図、 第2図は、本発明の他の実施例に係る対物レンズ部分の
縦断面図、 第3図は、本発明のさらに他の実施例に係る対物レンズ
部分の底面図、 第4図は、本発明の対物レンズの物体位置検出装置の実
施例の全体構成を示すブロック図、第5図は、従来の光
学式フォーカス検出機構の概略構成図、 第6図は、第5図の機構の動作を説明する為の図、 第7図はエアーセンサ方式のフォーカス検出機構の概略
構成図である。 3・・・試料(対象物体)、6・・・対物レンズ、61
・・・鏡筒、62・・・対象物体に最も近いレンズ、6
3・・・平行平面ガラス、8・・・第1の電極、9山第
2の電極、12・・・発振回路、13・・・検出回路、
14・・・直流増幅器、・・・指示計。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対象物体の対物レンズに対する位置を検出する装置
    であつて、対物レンズの光学系を構成するガラス面のう
    ち対象物体に最も近い面にコートされた導電性薄膜から
    なる第1の電極と、該対物レンズの鏡筒の対象物体に近
    接した面に形成された第2の電極と、これら第1および
    第2の電極間の静電容量を測定する手段とを具備し、こ
    の静電容量をもとに上記対象物体の対物レンズに対する
    位置を検出することを特徴とする対物レンズの物体位置
    検出装置。 2、前記対象物体に最も近いガラス面が、前記対物レン
    ズの上記対象物体に最も近いレンズ面であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の対物レンズの物体位
    置検出装置。 3、前記対物レンズの前記対象物体に最も近いレンズと
    該対象物体との間に前記対物レンズの光学系の一部とし
    て平行平面ガラスを組込み、該平行平面ガラスの物体に
    近接する面に光学的損失の少ない導電性薄膜をコートし
    てこれを第1の電極としたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の対物レンズの物体位置検出装置。 4、前記第2の電極を複数個に分割したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1つに記載の対
    物レンズの物体位置検出装置。 5、前記第1および第2の電極間の静電容量を測定する
    手段が、第1および第2の電極間に高周波電圧を印加す
    る発振器と、第1および第2の電極間の静電容量もしく
    は静電容量の変化を検出する検出回路とを有することを
    特徴とする特許請求の範囲第1〜4項のいずれか1つに
    記載の対物レンズの物体位置検出装置。 6、前記検出回路が、前記第1および第2の電極間に印
    加された高周波電圧を搬送波として該第1および第2の
    電極間の静電容量もしくは静電容量の変化により変調さ
    れた被変調波から変調成分を検出する検波回路と、該検
    波回路の出力信号から不所望の周波数成分をカットする
    フィルタ回路と、該フィルタ回路の出力信号を増幅する
    直流増幅器と、該直流増幅器の出力により前記対象物体
    の位置を表示する指示計とからなることを特徴とする特
    許請求の範囲第5項記載の対物レンズの物体位置検出装
    置。 7、前記第1および第2の電極の外周に第3の電極を設
    けたことを特徴とする特許請求の範囲第1〜6項のいず
    れか1つに記載の対物レンズの物体位置検出装置。
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