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JPH0732117B2 - Focusing device - Google Patents
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JPH0732117B2 - Focusing device - Google Patents

Focusing device

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Publication number
JPH0732117B2
JPH0732117B2 JP2318581A JP31858190A JPH0732117B2 JP H0732117 B2 JPH0732117 B2 JP H0732117B2 JP 2318581 A JP2318581 A JP 2318581A JP 31858190 A JP31858190 A JP 31858190A JP H0732117 B2 JPH0732117 B2 JP H0732117B2
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light
detection
focus
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focus detection
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利幸 岩沢
淑人 中西
健夫 佐藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体等の露光転写に使用する縮小投影露光
装置における合焦装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing device in a reduction projection exposure apparatus used for exposure transfer of a semiconductor or the like.

従来の技術 最近、マスクに描かれたパターンをウェハ上へ転写する
装置として、縮小投影露光装置(以後、ステッパーと呼
ぶ)がDRAMやLSI等の製造に盛んに利用されるようにな
って来た。このステップには投影レンズを通してレチク
ルパターンをウェハ上に鮮明に投影するための合焦装置
が組み込まれており、この合焦装置としては、例えば、
特開昭60−101540号公報や精密工学会編、精密機構(オ
ーム社)、精密工学会、研究例会No.89−03等に記載さ
れている構成で知られている。以下、図面を参照しなが
ら上記従来のステッパーにおける合焦装置について説明
する。第7図は従来例における合焦装置を示す構成図で
ある。
2. Description of the Related Art Recently, a reduction projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper) has been actively used for manufacturing DRAM, LSI, etc. as an apparatus for transferring a pattern drawn on a mask onto a wafer. . In this step, a focusing device for clearly projecting the reticle pattern on the wafer through the projection lens is incorporated. As this focusing device, for example,
It is known by the constitution described in JP-A-60-101540, the Japan Society for Precision Engineering, Precision Machinery (Ohm Co.), Japan Society for Precision Engineering, Research Meeting No. 89-03 and the like. Hereinafter, the focusing device in the conventional stepper will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing a focusing device in a conventional example.

第7図において、101はウェハ、102はウェハ101を3次
元的に移動させるためのウェハステージであり、合焦調
整では主に上下方向(Z軸方向)の移動を行なう。103
はレチクル(図示せず)のパターンをウェハ101面に投
影露光するための投影レンズ、104はLED等の発光素子、
105は発光素子104で発した光平行光線にするためのレン
ズであり、このレンズ105の焦点付近に発光素子104が設
けられている。106は送光スリットであり、平行光線の
一部を通過させるための長方形状のスリットが開けら
れ、この長方形のスリットの中心が光軸となるように設
けられている。107は送光スリット106から発せられたス
リット光をウェハ101の面上に結像するためのレンズ、1
08はウェハ101上で反射したスリット光を再び結像させ
るためのレンズ、109は光軸を中心として円周方向に振
動する振動ミラー、110は振動ミラー109を振動周波数f
で駆動するミラードライバ、111は振動ミラー109の振動
中心(無振動状態)に対し、共役な光軸中心に開けられ
た長方形状のスリットを持つ受光スリット、112は同様
にレンズ108による結像点と共役な位置に設けられ、受
光スリット11を通った光を電気信号に変換するための受
光素子、113は受光素子112からの信号114を振動ミラー1
09の振動周波数fのサイン波信号で位相同期検波し、か
つ平滑化するための位相同期検波処理回路、115は位相
同期検波処理回路113からの信号116により焦点ずれ量を
算出し、それにしたがってウェハステージ102を上下方
向(Z軸方向)に移動させるためのウェハステージ制御
駆動回路である。
In FIG. 7, 101 is a wafer, and 102 is a wafer stage for three-dimensionally moving the wafer 101, which is mainly moved in the vertical direction (Z-axis direction) in focusing adjustment. 103
Is a projection lens for projecting and exposing a pattern of a reticle (not shown) on the surface of the wafer 101, 104 is a light emitting element such as an LED,
Reference numeral 105 denotes a lens for making parallel light rays emitted from the light emitting element 104, and the light emitting element 104 is provided near the focal point of the lens 105. Reference numeral 106 denotes a light-sending slit, which is provided with a rectangular slit for passing a part of the parallel rays, and is provided so that the center of the rectangular slit serves as the optical axis. 107 is a lens for focusing the slit light emitted from the light-transmitting slit 106 on the surface of the wafer 101, and 1
08 is a lens for re-imaging the slit light reflected on the wafer 101, 109 is a vibrating mirror that vibrates in the circumferential direction about the optical axis, and 110 is a vibrating frequency f of the vibrating mirror 109.
Mirror driver driven by, 111 is a light-receiving slit having a rectangular slit opened at the center of the optical axis that is conjugate with the vibration center (non-vibration state) of the vibrating mirror 109, and 112 is the image forming point by the lens 108 as well. A light-receiving element provided at a position conjugate with the light-receiving slit 11 for converting light passing through the light-receiving slit 11 into an electric signal. Reference numeral 113 denotes a signal 114 from the light-receiving element 112.
A phase synchronization detection processing circuit for performing phase synchronization detection and smoothing with a sine wave signal with an oscillation frequency f of 09, 115 calculates a defocus amount from a signal 116 from the phase synchronization detection processing circuit 113, and according to it, the wafer A wafer stage control drive circuit for moving the stage 102 in the vertical direction (Z-axis direction).

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。
The operation of the above configuration will be described below.

第7図においては、レチクル、投影レンズ103、ウェハ1
01の光学系によりレチクルパターンの焦点がウェハ101
の表面上で合った時の状態を示しており、この時の投影
レンズ103とウェハ101との間の距離をZ0とする。
In FIG. 7, the reticle, projection lens 103, and wafer 1 are shown.
The reticle pattern is focused on the wafer 101 by the 01 optical system.
The state when they are fitted on each other is shown, and the distance between the projection lens 103 and the wafer 101 at this time is Z 0 .

発光素子104からの光は、レンズ105で平行光になる。こ
の平行光のうち、光軸近傍の光は送光リフト106を通
り、レンズ107により投影レンズ103の中心の直下でかつ
ウェハ101の表面上で送光スリット106の像を結ぶ。この
像はウェハ101上で反射され、レンズ108を通り、ミラー
ドライバ110により振動周波数fで駆動される振動ミラ
ー109で反射される。上記のようにウェハ101は合焦点Z
=Z0に置かれているため、この反射された光は受光素子
112の前に設けられた受光スリット111におけるスリット
の中心、つまり光軸中心をセンタとして、一定振幅A0
振動する。今、送光スリット106のスリット幅をL1、受
光スリット111のスリット幅をL2とすると、L1≦L2≦A0
のとき、受光素子112の電気信号114は、第8図のVで示
すように振動ミラー109の振動周波数fの2倍の周波数2
fのサイン波に近い信号となる。そして、ウェハステー
ジ102を移動させるに従い、受光スリット111上に投影さ
れた送光スリット106の像の中心が移動するため、第8
図に示すI〜IXへと波形が変化して行く。受光素子112
の出力信号114についてミラードライバ110からの振動周
波数fのサイン波信号をリファレンス信号として位相同
期検波処理回路113で検波して平滑化すると、ウェハ101
が合焦点Z=Z0にある時に出力信号116は零となる。そ
して、ウェハステージ102を移動させて行くに従って第
9図に示すようなS字形の特性が得られる。この特性を
もとにしてウェハステージ制御駆動回路115は、位相同
期検波処理回路113の出力信号116により現時点のウェハ
101の位置Zを判定し、合焦点Z=Z0との差(Z−Z0
だけウェハステージ102を移動させる。このようにして
焦点合わせが行なわれる。
The light from the light emitting element 104 is collimated by the lens 105. Of this parallel light, light near the optical axis passes through the light-sending lift 106, and forms an image of the light-sending slit 106 directly below the center of the projection lens 103 and on the surface of the wafer 101 by the lens 107. This image is reflected on the wafer 101, passes through the lens 108, and is reflected by the vibrating mirror 109 driven by the mirror driver 110 at the vibration frequency f. As described above, the wafer 101 has the focal point Z.
Since it is located at = Z 0 , this reflected light is
It vibrates with a constant amplitude A 0 with the center of the slit in the light receiving slit 111 provided in front of 112, that is, the center of the optical axis as the center. Now, if the slit width of the light-transmitting slit 106 is L 1 and the slit width of the light-receiving slit 111 is L 2 , then L 1 ≦ L 2 ≦ A 0
At this time, the electric signal 114 of the light receiving element 112 has a frequency 2 which is twice the vibration frequency f of the vibrating mirror 109 as indicated by V in FIG.
The signal is close to the sine wave of f. Then, as the wafer stage 102 is moved, the center of the image of the light-sending slit 106 projected on the light-receiving slit 111 moves, so that the eighth
The waveform changes from I to IX shown in the figure. Light receiving element 112
When the sine wave signal of the vibration frequency f from the mirror driver 110 is detected as a reference signal by the phase-locked detection processing circuit 113 and smoothed, the output signal 114 of the wafer 101
Is at the focal point Z = Z 0 , the output signal 116 becomes zero. Then, as the wafer stage 102 is moved, an S-shaped characteristic as shown in FIG. 9 is obtained. Based on this characteristic, the wafer stage control drive circuit 115 uses the output signal 116 of the phase synchronous detection processing circuit 113 to detect the wafer at the present time.
The position Z of 101 is determined, and the difference from the focal point Z = Z 0 (Z−Z 0 )
Only the wafer stage 102 is moved. Focusing is performed in this manner.

発明が解決しようとする課題 一般にウェハは半導体素子への製造過程において蒸着、
レジスト塗布、エッチング等の種々のプロセス処理を受
け、その処理ごとにウェハの表面状態、つまり反射率が
変化する。また、同一プロセスでも、ウェハごとに反射
率が少しずつ異なる。そのために上記のような従来例の
構成では、投影レジスト103とウェハ101との間の距離が
一定値であってもプロセスごとの、またはウェハ101ご
との反射率の違いにより受光素子112の出力の振幅が変
化する。したがって、投影レジスト103とウェハ101との
間の距離を変化させて得られた第8図の各々の波形にお
いても反射率の変化に従って振幅も変化する。また、こ
の信号を位相同期検波処理を行なうと、振動ミラー109
の周波数、振動が同じであっても、ウェハ101の反射率
の違いにより第10図に示すように、特性A、Bのような
違いが生じる。そこで、ウェハ101ごとに、また、プロ
セス段階ごとにウェハステージ102を移動させ、第9図
に示すような特性を取り、その特性に従って焦点合わせ
を行なうことが必要となり、そのために多くの時間を要
し、露光効率の向上の支障をきたすという問題があっ
た。
In general, wafers are vapor-deposited in the process of manufacturing semiconductor devices,
The wafer is subjected to various process treatments such as resist coating and etching, and the surface state of the wafer, that is, the reflectance changes with each treatment. Further, even in the same process, the reflectance slightly differs for each wafer. Therefore, in the configuration of the conventional example as described above, even if the distance between the projection resist 103 and the wafer 101 is a constant value, the output of the light receiving element 112 is different for each process or for each wafer 101 due to the difference in reflectance. The amplitude changes. Therefore, in each of the waveforms of FIG. 8 obtained by changing the distance between the projection resist 103 and the wafer 101, the amplitude also changes according to the change in reflectance. Further, when this signal is subjected to phase synchronous detection processing, the vibrating mirror 109
Even if the frequency and vibration are the same, differences such as characteristics A and B occur as shown in FIG. 10 due to the difference in reflectance of the wafer 101. Therefore, it is necessary to move the wafer stage 102 for each wafer 101 and for each process step to obtain the characteristics shown in FIG. 9 and perform focusing according to the characteristics, which requires a lot of time. However, there is a problem that the improvement of the exposure efficiency is hindered.

本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもので
あり、合焦検出光学系の受光素子の出力を正規化するこ
とにより、位相同期検波処理後の出力値とウェハの移動
量との特性であるS字形特性を反射率に関係しない単一
の特性、つまり、正規化された特性とし、ウェハごと、
プロセス段階ごとに特性を取り直すことなく、短時間に
効率よく合焦操作を行なうことができるようにした合焦
装置を提供することを目的とするものである。
The present invention is to solve the above problems of the prior art, and normalizes the output of the light receiving element of the focus detection optical system so that the output value after the phase-coherent detection process and the amount of movement of the wafer are The S-shaped characteristic that is the characteristic is a single characteristic that is not related to the reflectance, that is, the normalized characteristic, and
An object of the present invention is to provide a focusing device capable of efficiently performing a focusing operation in a short time without re-taking the characteristics for each process stage.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、請求項1記載の本発明は、合
焦検出用光源と、前記合焦検出用光源から出射された光
が入射される送光スリットと、前記送光スリットを通過
した光を被合焦物体上に結像する合焦検出用結像レンズ
と、前記被合焦物体を経由して入射した光をその反射角
を周期的に変化させながら反射可能な振動ミラーと、前
記振動ミラーで反射された光を受光す合焦検出用受光素
子とを含む合焦検出光学系と、モニタ検出用光源と、前
記モニタ検出用光源から出射された光を、前記合焦検出
用光源から出射された光が結像された領域を含む領域に
対して前記被合焦物体上に結像するモニタ検出用結像レ
ンズと、前記被合焦物体を経由して入射した光を受光す
るモニタ用受光素子とを含むモニタ検出光学系と、前記
合焦検出用受光素子からの出力信号と前記モニタ検出用
受光素子からの出力信号との比信号を求める除算手段
と、前記比信号と基準信号とを用いて位相同期検波する
同期検波手段とを備え、前記被合焦物体の合焦状態の検
出を行う合焦装置である。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 includes: a focus detection light source; and a light-sending slit into which light emitted from the focus detection light source is incident. An imaging lens for focus detection that forms an image of light that has passed through the light-sending slit on an in-focus object, and light that has entered through the in-focus object while changing its reflection angle periodically. A focus detection optical system including a reflective vibrating mirror and a focus detection light receiving element that receives the light reflected by the vibrating mirror, a monitor detection light source, and light emitted from the monitor detection light source. Via a monitor detection imaging lens that forms an image on the focused object in an area including an area where the light emitted from the focus detection light source is imaged, and the focused object Detection optical system including a monitor light-receiving element that receives light that has been incident And division means for obtaining a ratio signal between the output signal from the focus detection light-receiving element and the output signal from the monitor detection light-receiving element, and a synchronous detection for phase-coherent detection using the ratio signal and the reference signal. And a means for detecting the focus state of the focused object.

又は、請求項2記載のように、同様な合焦検出光学系に
対して、レベリング検出用光源と、前記レベリング検出
用光源から出射された光が入射されるピンホールと、前
記ピンホールを通過した光を、前記合焦検出光学系から
出射された光が結像された領域を含む領域に対して前記
被合焦物体上に照射するコリメータレンズと、前記被合
焦物体を経由して入射した光を受光する複数の受光部を
有するレベリング用受光素子とを含むレベリング検出光
学系と、前記レベリング用受光素子の複数の受光部に対
応した出力信号の各々を加算する加算手段を含むレベリ
ング検出回路と、前記合焦検出用受光素子からの出力信
号と前記加算手段からの出力信号との比信号を求める除
算手段と、前記比信号と基準信号とを用いて位相同期検
波する同期検波手段とを付加した合焦装置である。
Alternatively, as described in claim 2, for a similar focus detection optical system, a leveling detection light source, a pinhole into which light emitted from the leveling detection light source is incident, and the pinhole are passed. The collimator lens for irradiating the focused object with the focused light on the area including the area where the light emitted from the focus detection optical system is focused, and the focused object is incident through the focused object. Leveling detection optical system including a leveling light-receiving element having a plurality of light-receiving sections for receiving the received light, and leveling detection including an adding means for adding respective output signals corresponding to the plurality of light-receiving sections of the leveling light-receiving element. A circuit, division means for obtaining a ratio signal between the output signal from the focus detection light receiving element and the output signal from the adding means, and a synchronous detector for phase-coherent detection using the ratio signal and a reference signal. A focusing device that adds and.

作用 したがって、本発明によれば、合焦検出光学系によるウ
ェハ上の入反射点と同一点、若しくは包含面でモニタ検
出光学系又はレベリング検出光学系により入反射させ、
合焦検出光学系とモニタ検出光学系の各受光素子出力の
比、又は合焦検出光学系の受光素子出力とレベリング検
出光学系の受光素子が有する複数の受光部の出力の加算
値の比を求めて合焦検出光学系の受光素子出力を正規化
し、合焦検出光学系の振動ミラーの周波数をリファレン
ス信号として上記正規化した値を位相同期検波して合焦
を行なうことにより、ウェハの反射率の変化に依存する
ことなく、合焦検出を行なうことができる。
Effect According to the present invention, therefore, the monitor detection optical system or the leveling detection optical system performs incident reflection at the same point as the incident reflection point on the wafer by the focus detection optical system, or the inclusion surface,
Set the ratio of the light-receiving element outputs of the focus detection optical system and the monitor detection optical system, or the ratio of the combined value of the outputs of the light-receiving elements of the focus detection optical system and the light-receiving elements of the leveling detection optical system. The output of the light receiving element of the focus detection optical system is normalized, and the normalized value is used as the reference signal with the frequency of the oscillating mirror of the focus detection optical system to perform phase-locked detection to perform focusing, thereby reflecting the wafer. Focus detection can be performed without depending on the change in the ratio.

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の第1の実施例について説明する。First, a first embodiment of the present invention will be described.

第1図および第2図は本発明の第1の実施例における合
焦装置を示し、第1図は全体の構成図、第2図は光学系
の説明図である。
1 and 2 show a focusing device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram and FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical system.

第1図、第2図共にレチクルパターンとウェハが合焦点
にある時の状態を示している。
Both FIG. 1 and FIG. 2 show the state when the reticle pattern and the wafer are in focus.

第1図、第2図において、1はウェハ、2はウェハ1を
3次元的に移動させてあるためのウェハステージであ
り、合焦の調整では主に上下方向(Z軸方向)の移動を
行なう。3はレチクル(図示せず)のパターンをウェハ
1の面に投影露光するための投影レンズ、4は合焦検出
光学系におけるLED等の発光素子、5は発光素子4から
発した点状の光を平行光線にするためのレンズであり、
このレンズ5の焦点近傍に発光素子4が設けられてい
る。6は送光スリットであり、レンズ5からの平行光線
の一部を通過させるために長方形状のスリットが開けら
れ、この長方形のスリットの中心が光軸となるように設
けられている。7はレンズであり、露光焦点が合った状
態では、送光スリット6を通過した光をウェハ1の面上
Pに結像するような位置に設けられている。8はウェハ
1上で反射したスリット像を再び結像させるためのレン
ズ、9は光軸を中心とした円周方向に振動する振動ミラ
ー、10は振動ミラー9を周波数f、一定振幅で振動させ
るドライバであり、周波数fの発振回路を内蔵してい
る。11は受光スリットであり、振動ミラー9が振動中心
にある時、すなわち、振動停止状態の時、この振動ミラ
ー9に対し、共役となる光軸をスリットの中心に持つ。
12は受光スリット11を通過した光を電気信号に変換する
ための受光素子であり、停止状態の振動ミラー9に対
し、レンズ8の焦点と共役な位置の近傍に設けられてい
る。13はモニタ検出光学系におけるモニタ用発光素子、
14はレンズであり、モニタ用発光素子13から発した光を
合焦検出光学系のウェハ1上の結像点Pと同じ点に結像
するように設けられている。15はレンズ14により結像し
た像を再びモニタ検出光学系の光軸上で結ばせるレン
ズ、16はレンズ15を通過した光を受光し、電気信号に変
換するモニタ用受光素子であり、レンズ15の結像点、つ
まり焦点付近に設けられている。17は増幅器であり、合
焦検出光学系の受光素子12の電気信号を増幅する。18は
増幅器であり、モニタ検出光学系のモニタ用受光素子16
の電気信号を増幅する。19は増幅器17の出力を増幅器18
の出力で除するアナログ用除算器、20はドライバ10の周
波数信号をリファレンス信号として、除算器19の出力を
位相同期検波する位相同期検波器、21は位相同期検波器
20の出力信号を平滑化するための低減ろ波器、22はウェ
ハステージ制御回路であり、投影レンズ3とウェハ1と
の間隔を変化させることによって得られる位相同期検波
特性をもとにして低ろ波器21の出力信号によりウェハス
テージ2の合焦点への移動量を決定し、移動信号を出力
する。23はウェハステージ駆動回路であり、ウェハステ
ージ制御回路22から出力された移動信号に基づいてウェ
ハステージ2を移動させるための駆動回路である。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a wafer, and 2 is a wafer stage for moving the wafer 3 three-dimensionally. In focusing adjustment, movement in the vertical direction (Z-axis direction) is mainly performed. To do. 3 is a projection lens for projecting and exposing a pattern of a reticle (not shown) on the surface of the wafer 1, 4 is a light emitting element such as an LED in the focus detection optical system, and 5 is point light emitted from the light emitting element 4. Is a lens for making
The light emitting element 4 is provided near the focal point of the lens 5. Reference numeral 6 denotes a light-sending slit, which is provided with a rectangular slit for passing a part of the parallel rays from the lens 5, and is provided so that the center of the rectangular slit serves as the optical axis. Reference numeral 7 denotes a lens, which is provided at a position where the light passing through the light-sending slit 6 is imaged on the surface P of the wafer 1 when the exposure focus is achieved. Reference numeral 8 is a lens for re-imaging the slit image reflected on the wafer 1, 9 is a vibrating mirror vibrating in the circumferential direction about the optical axis, and 10 is vibrating the vibrating mirror 9 at a frequency f and a constant amplitude. It is a driver and has a built-in oscillation circuit of frequency f. Reference numeral 11 denotes a light-receiving slit, which has an optical axis which is conjugate to the vibration mirror 9 when the vibration mirror 9 is at the vibration center, that is, when the vibration is stopped.
Reference numeral 12 is a light-receiving element for converting the light passing through the light-receiving slit 11 into an electric signal, which is provided near the position of the oscillating mirror 9 which is conjugate with the focal point of the lens 8. 13 is a monitor light-emitting element in the monitor detection optical system,
Reference numeral 14 denotes a lens, which is provided so as to image the light emitted from the monitor light emitting element 13 at the same point as the image forming point P on the wafer 1 of the focus detection optical system. Reference numeral 15 is a lens that connects the image formed by the lens 14 again on the optical axis of the monitor detection optical system, and 16 is a monitor light receiving element that receives the light that has passed through the lens 15 and converts it into an electrical signal. Is provided near the image forming point, that is, the focal point. Reference numeral 17 denotes an amplifier, which amplifies an electric signal of the light receiving element 12 of the focus detection optical system. Reference numeral 18 is an amplifier, which is a light receiving element for monitoring 16 of the monitor detection optical system.
Amplifies the electrical signal of. 19 is the output of amplifier 17 to amplifier 18
An analog divider that divides by the output of 20, a phase-locking detector that detects the output of the divider 19 by phase-locking, using 20 as the reference signal of the frequency signal of the driver 10, and 21 is a phase-locking detector.
20 is a reduction filter for smoothing the output signal of 20, and 22 is a wafer stage control circuit. The output signal of the filter 21 determines the amount of movement of the wafer stage 2 to the focal point, and outputs the movement signal. A wafer stage drive circuit 23 is a drive circuit for moving the wafer stage 2 based on a movement signal output from the wafer stage control circuit 22.

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。
The operation of the above configuration will be described below.

合焦検出光学系の発光素子4から発した光は、レンズ5
により平行光になる。その平行光のうち、光軸近傍の光
は送光スリット6を通過し、レンズ7により投影レンズ
3の中心の直下で、かつウェハ1の表面上の点Pで送光
スリット6の像を結ぶ。このスリット像はウェハ1上で
反射され、レンズ8を通り、第1図中の点線で示すレン
ズ8の焦点に結像しようとするが、ドライブ10により周
波数f、一定振幅で駆動させる振動ミラー9で反射さ
れ、この振動ミラー9に対し、共役な点に結像する。そ
して、この共役点に受光素子12が設けられ、また、受光
素子12の直前には受光スリット11が設けられている。
又、上記のようにウェハ1は合焦点Z=Z0に置かれてい
るので、ミラー9で反射された光は、受光スリット11に
おけるスリットの中心、つまり、光軸をセンタとして、
一定振幅で振動している。この一定幅をA0とする。受光
スリット11を通過した光は、受光素子12で受光され、受
光素子12の出力信号は増幅器17で増幅される。
The light emitted from the light emitting element 4 of the focus detection optical system is reflected by the lens 5
It becomes a parallel light. Of the parallel light, the light in the vicinity of the optical axis passes through the light-sending slit 6 and forms an image of the light-sending slit 6 at a point P directly below the center of the projection lens 3 by the lens 7 and on the surface of the wafer 1. . This slit image is reflected on the wafer 1 and passes through the lens 8 to form an image at the focal point of the lens 8 shown by the dotted line in FIG. 1, but the vibrating mirror 9 driven by the drive 10 at a frequency f and a constant amplitude. And is imaged at a point conjugate with the vibrating mirror 9. A light receiving element 12 is provided at this conjugate point, and a light receiving slit 11 is provided immediately before the light receiving element 12.
Further, since the wafer 1 is placed at the focal point Z = Z 0 as described above, the light reflected by the mirror 9 has the center of the slit in the light receiving slit 11, that is, the optical axis as the center.
It vibrates with a constant amplitude. This constant width is A 0 . The light passing through the light receiving slit 11 is received by the light receiving element 12, and the output signal of the light receiving element 12 is amplified by the amplifier 17.

一方、モニタ検出光学系のモニタ用発光素子13から発し
た光は、レンズ14によりウェハ1の合焦検出光学系のレ
ンズ7による結像点Pに結像する。点Pで結像した光
は、ウェハ1で反射され、レンズ15により結像する。そ
して、この結像光はレンズ15の焦点近傍に設けられたモ
ニタ用受光素子16で受光される。モニタ用受光素子16の
出力は、増幅器18で増幅される。
On the other hand, the light emitted from the monitor light-emitting element 13 of the monitor detection optical system is imaged by the lens 14 at the image forming point P of the lens 7 of the focus detection optical system of the wafer 1. The light imaged at the point P is reflected by the wafer 1 and imaged by the lens 15. Then, this image-forming light is received by the monitor light-receiving element 16 provided near the focal point of the lens 15. The output of the monitor light receiving element 16 is amplified by the amplifier 18.

今、振動ミラー9が振動中心で停止している場合、合焦
検出光学系の受光素子12の出力と、モニタ検出光学系の
モニタ受光素子16の出力との比は一定となる。そこで、
その比が1となるように増幅器17および18で調整するこ
とにより除算器19の出力は1となる。また、合焦検出光
学系とモニタ検出光学系とはウェハ1の同一点で入反射
させているので、振動ミラー9が停止している場合、ウ
ェハステージ2を水平方向(X、Y軸方向)に移動させ
ても、また、垂直方向(Z軸方向)に移動させても、ま
た、反射率の異なるウェハ1に替えても除算器19の出力
は1となる。そこで、ウェハステージ2のZ軸を合焦点
(この点をZ0とする)に移動させ、再び振動ミラー9を
作動させると、送光スリット6の像は、受光スリット11
の表面上を、スリットの中心をセンタとして、幅A0で振
動する。送光スリット6、受光スリット11のスリット間
隔をそれぞれL1、L2とすると、L1≦L2≦A0の時、除算器
19の出力は、第3図のVで示すように、最大値1、周波
数2fの正規化されたアナログ波形が得られる。そして、
ウェハステージ2のZ軸を移動させることにより、第3
図のI〜IXのような正規化された波形を得ることができ
る。また、合焦検出光学系とモニタ検出光学系とが同一
点で入反射を行なっているので、ウェハ1ごとに反射率
が違っても、また、同一ウェハ1で部分的に反射率が異
なっていても、また、プロセス段階ごとに反射率が異な
っていても、ウェハ1をZ軸方向に移動させたときに得
られる除算器19の出力信号は、第3図のI〜IXの正規化
された波形が得られる。そこで、除算器19の出力を位相
同期検波器20の信号入力とし、ドライバ10の周波数信号
をリファレンス信号として位相同期検波し、その出力を
低減ろ波器21で平滑化すると、その出力は、ウェハ1の
Z軸方向の移動量に従って第4図に示すような最大値一
定値V0となるがS字形の特性が得られる。この特性は、
ウェハ1のP点の反射率が異なっても常に同一となる。
Now, when the vibrating mirror 9 is stopped at the center of vibration, the ratio of the output of the light receiving element 12 of the focus detection optical system and the output of the monitor light receiving element 16 of the monitor detection optical system becomes constant. Therefore,
By adjusting the amplifiers 17 and 18 so that the ratio becomes 1, the output of the divider 19 becomes 1. Further, since the focus detection optical system and the monitor detection optical system are reflected and reflected at the same point on the wafer 1, when the vibrating mirror 9 is stopped, the wafer stage 2 is moved in the horizontal direction (X and Y axis directions). The output of the divider 19 becomes 1 even when the wafer 1 is moved to the vertical direction (Z-axis direction) or when the wafer 1 having a different reflectance is used. Then, when the Z axis of the wafer stage 2 is moved to the focal point (this point is designated as Z 0 ), and the oscillating mirror 9 is activated again, the image of the light transmitting slit 6 becomes the image of the light receiving slit 11.
It vibrates on the surface of with a width A 0 with the center of the slit as the center. If the slit intervals of the light-transmitting slit 6 and the light-receiving slit 11 are L 1 and L 2 , respectively, when L 1 ≤L 2 ≤A 0 , the divider
As the output of 19, as shown by V in FIG. 3, a normalized analog waveform having a maximum value of 1 and a frequency of 2f is obtained. And
By moving the Z axis of the wafer stage 2, the third
Normalized waveforms such as I-IX in the figure can be obtained. Further, since the focus detection optical system and the monitor detection optical system perform incident reflection at the same point, even if the reflectance differs for each wafer 1, the reflectance partially differs for the same wafer 1. However, the output signal of the divider 19 obtained when the wafer 1 is moved in the Z-axis direction is normalized by I to IX in FIG. 3 even if the reflectance differs for each process step. Waveform is obtained. Therefore, the output of the divider 19 is used as the signal input of the phase-locking detector 20, the frequency signal of the driver 10 is phase-locked as the reference signal, and the output is smoothed by the reduction filter 21, and its output is the wafer. According to the movement amount of 1 in the Z-axis direction, the maximum constant value V 0 as shown in FIG. 4 is obtained, but an S-shaped characteristic is obtained. This characteristic is
Even if the reflectance at the point P on the wafer 1 is different, it is always the same.

したがって、第4図に示すS字形特性をウェハステージ
制御回路22に記憶させておき、合焦点にない時の低減ろ
波器21の出力をウェハステージ制御回路22に入力し、そ
の入力信号とS字形特性とを比較することにより、合焦
点迄のウェハステージ2の移動量を算出し、その移動量
をウェハステージ駆動回路23に出力し、ウェハステージ
2を駆動させ、若しくはS字形特性と比較し、低減ろ波
器21の出力が0となるまでウェハステージ2を駆動する
ことにより、ウェハ1を合焦点に移動させることができ
る。
Therefore, the S-shaped characteristic shown in FIG. 4 is stored in the wafer stage control circuit 22, and the output of the reduction filter 21 when it is not in focus is input to the wafer stage control circuit 22. The amount of movement of the wafer stage 2 up to the in-focus point is calculated by comparing with the S-shaped characteristic, and the amount of movement is output to the wafer stage drive circuit 23 to drive the wafer stage 2 or compared with the S-shaped characteristic. By driving the wafer stage 2 until the output of the reduction filter 21 becomes 0, the wafer 1 can be moved to the focal point.

このように、本実施例によれば、受光素子4、受光素子
12等からなる合焦検出光学系と、モニタ用発光素子13、
モニタ用受光素子16等から成るモニタ検出光学系とにお
ける入反射点を同一にし、合焦検出光学系の受光素子12
の増幅後の出力と、モニタ用受光素子16の増幅後の出力
とを除算器19で除することにより正規化し、振動ミラー
9の振動周波数をリファレンス信号として、上記正規化
した値を位相同期検波器20及び低減ろ波器21で検波、平
滑して合焦点を検出し、ウェハステージ2を移動させて
合焦させることにより、ウェハ1の反射率が異なって
も、S字形特性を取り直す必要がなく、ウェハ1の反射
率の変化に即座に対応することができ、効率のよい合焦
装置を提供することができる。
Thus, according to this embodiment, the light receiving element 4, the light receiving element
Focus detection optical system including 12 and the like, monitor light emitting element 13,
The light-receiving element 12 of the focus detection optical system has the same incident / reflection point as that of the monitor detection optical system including the monitor light-receiving element 16 and the like.
Is amplified and the amplified output of the monitor light receiving element 16 is divided by a divider 19 for normalization, and the normalized value is phase-coherently detected with the vibration frequency of the vibration mirror 9 as a reference signal. Even if the reflectance of the wafer 1 is different, it is necessary to re-correct the S-shaped characteristic by detecting and smoothing the focus and detecting the in-focus point by the filter 20 and the reduction filter 21 and moving the wafer stage 2 to focus. Therefore, it is possible to immediately deal with a change in the reflectance of the wafer 1, and an efficient focusing device can be provided.

なお、本実施例では、モニタ用発光素子13とレンズ14の
間およびレンズ15とモニタ用受光素子16の間にスリット
を設けない場合について説明したが、いずれか一方、ま
たは両方にスリットを設けてもよい。
In this embodiment, the case where no slit is provided between the monitor light-emitting element 13 and the lens 14 and between the lens 15 and the monitor light-receiving element 16 has been described. Good.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第5図および第6図は本発明の第2の実施例における合
焦装置を示し、第5図は全体の構成図、第6図は光学系
の説明図である。
5 and 6 show a focusing device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is an overall configuration diagram, and FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical system.

第5図、第6図共にレクチルパターンとウェハが合焦点
にある時の状態を示している。
5 and 6 both show the state when the reticle pattern and the wafer are in focus.

本実施例において、合焦検出光学系については、第6図
に示すように、送光スリット6とレンズ7の間に反射ミ
ラー24が挿入され、レンズ8と振動ミラー9の間に光軸
可変板25(いずれもなくても差支えない)が挿入された
点を除き、上記第1の実施例である第1図、第2図の構
成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付し
てその説明を省略する。
In this embodiment, as for the focus detection optical system, as shown in FIG. 6, a reflection mirror 24 is inserted between the light transmitting slit 6 and the lens 7, and the optical axis is changed between the lens 8 and the vibrating mirror 9. The structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 except that the plate 25 (which can be omitted) is inserted. The description is omitted.

本実施例の特徴とするところは、上記第1の実施例にお
けるモニタ検出機能をレベリング検出光学系に持たせた
点にあり、レベリング検出光学系の光軸は合焦検出光学
系の光軸と合焦系の入反射点Pで交わるように設けられ
ている。以下、レベリング検出光学系について説明す
る。第5図および第6図において、26は発光素子である
LED、27はLED26から発した光を結像させるレンズ、28は
レンズ27の焦点付近に設けられたピンホール、29はピン
ホール28を通った光を平行光にするコリメータレンズ、
30は平行光を集める集光レンズ、31は受光素子としての
4分割ホトダイオードであり、4分割の中心点が光軸に
一致しており、かつ集光レンズ30の焦点に設けられてい
る。32は4分割ホトダイオード31のそれぞれの出力を同
等に増幅する増幅器、33は増幅器32で増幅された4つの
信号を加算する加算器であり、これら4分割ホトダイオ
ード31、増幅器32および加算器33によりレベリング検出
回路34が構成され、加算器33の加算結果が除算器19へ出
力される。
The feature of this embodiment is that the leveling detection optical system has the monitor detection function in the first embodiment, and the optical axis of the leveling detection optical system is the same as the optical axis of the focus detection optical system. It is provided so as to intersect at the in-reflection point P of the focusing system. The leveling detection optical system will be described below. In FIGS. 5 and 6, reference numeral 26 denotes a light emitting element.
LED, 27 is a lens that images the light emitted from the LED 26, 28 is a pinhole provided near the focal point of the lens 27, 29 is a collimator lens that makes the light passing through the pinhole 28 parallel light,
30 is a condenser lens that collects parallel light, 31 is a four-division photodiode as a light-receiving element, the center point of the four divisions coincides with the optical axis, and is provided at the focal point of the condenser lens 30. Reference numeral 32 is an amplifier that amplifies each output of the four-division photodiode 31 equally, and 33 is an adder that adds the four signals amplified by the amplifier 32. Leveling is performed by the four-division photodiode 31, the amplifier 32, and the adder 33. The detection circuit 34 is configured, and the addition result of the adder 33 is output to the divider 19.

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
The operation of the above configuration will be described below.

LED26から発した光はレンズ27で集光される。この集光
された光のうち、一部はピンホール28を通過し、コリメ
ータレンズ29で平行光になる。この平行光は合焦検出光
学系の入反射点Pを中心とするウェハ1上の面Sに入射
し、ピンホール28の拡大像を結ぶ。ウェハ1上の面Sで
反射した光は、集光レンズ30を通り、集光レンズ30の焦
点に設けられた4分割ホトダイオード31上にピンホール
28の像を結ぶ。ウェハ1に傾きがなく、水平に置かれて
いる場合には、このピンホール像は4分割ホトダイオー
ド31の中心に結ばれ、4つのホトダイオード31の出力が
同じになるが、ウェハ1に傾きが生じれば、ピンホール
像は4分割ホトダイオード31のセンタから外れ、4個の
ホトダイオードの出力の均等が崩れる。しかし、4個の
ホトダイオードの出力の総量は不変である。したがっ
て、レベリング検出としては、 {(A+B)−(C+D)}/(A+B+C+D)と
{(A+D)−(B+C)}/(A+B+C+D)との
値を算出し、これらの値がそれぞれ零になるようにウェ
ハ1の傾きを制御する。
The light emitted from the LED 26 is condensed by the lens 27. A part of the condensed light passes through the pinhole 28 and is collimated by the collimator lens 29. This parallel light is incident on the surface S on the wafer 1 centered on the entrance / reflection point P of the focus detection optical system and forms an enlarged image of the pinhole 28. The light reflected by the surface S on the wafer 1 passes through the condenser lens 30 and is pinhole on the four-division photodiode 31 provided at the focal point of the condenser lens 30.
Connect 28 statues. When the wafer 1 is not tilted and is placed horizontally, this pinhole image is connected to the center of the four-divided photodiode 31 and the four photodiodes 31 have the same output, but the wafer 1 is tilted. If so, the pinhole image deviates from the center of the four-divided photodiode 31, and the outputs of the four photodiodes become nonuniform. However, the total output of the four photodiodes remains unchanged. Therefore, for leveling detection, the values of {(A + B)-(C + D)} / (A + B + C + D) and {(A + D)-(B + C)} / (A + B + C + D) are calculated so that these values become zero. Then, the inclination of the wafer 1 is controlled.

次に、4分割ホトダイオード31の各ホトダイオード出力
は増巾器32で同等に増幅され、加算器33で加算され、4
分割ホトダイオード31に入射した光の総量として加算器
33から出力される。
Next, each photodiode output of the four-divided photodiode 31 is equally amplified by the amplifier 32, added by the adder 33, and added to 4
Adder as the total amount of light incident on the split photodiode 31
It is output from 33.

レベリング検出光学系のウェハ1の入反射面Sは、合焦
検出光学系の入反射点Pを包含している。したがって、
ウェハ1の違いや、プロセスの各段階によって生ずる入
反射点Pの反射率の変化は、入反射面Sでも同じ比率で
起きる。つまり、4分割ホトダイオード31は上記第1の
実施例におけるモニタ用受光素子16と同じ作用を有する
ものである。
The entrance / reflection surface S of the wafer 1 of the leveling detection optical system includes an entrance / reflection point P of the focus detection optical system. Therefore,
The difference in the wafer 1 and the change in the reflectance at the incident / reflecting point P caused by each process step occur at the same ratio on the incident / reflective surface S as well. That is, the four-divided photodiode 31 has the same function as the monitor light-receiving element 16 in the first embodiment.

そこで、第5図において、増幅器17の出力と加算器33の
出力との比、つまり、除算器19の出力は、ウェハ1の反
射率の違いに依存しないことが分かる。換言すれば、除
算器19の出力は、反射率に対して正規化された値となっ
ている。
Therefore, in FIG. 5, it can be seen that the ratio of the output of the amplifier 17 and the output of the adder 33, that is, the output of the divider 19 does not depend on the difference in the reflectance of the wafer 1. In other words, the output of the divider 19 has a value normalized with respect to the reflectance.

そこで、除算器19の出力を上記第1の実施例と同様に、
位相同期検波することにより、合焦を検出することがで
き、ウェハ1を合焦点に移動させることができる。
Then, the output of the divider 19 is changed to the same as in the first embodiment.
Focusing can be detected by performing phase-coherent detection, and the wafer 1 can be moved to a focal point.

このように、本実施例によれば、モニタ検出機能を持た
せたレベリング検出光学系を採用することにより、新た
にモニタ検出光学系を設けることなく、ウェハ1の反射
率に対し、正規化された合焦検出信号を得ることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, by adopting the leveling detection optical system having the monitor detection function, the reflectance of the wafer 1 is normalized without newly providing the monitor detection optical system. A focused detection signal can be obtained.

なお、上記実施例では、合焦検出光学系とレベル検出光
学系とは異なる光軸を用いているが、光を混合し、分離
する方法を用いることにより、同一光軸を用いる事がで
きる。
In the above embodiment, the focus detection optical system and the level detection optical system use different optical axes, but the same optical axis can be used by using a method of mixing and separating light.

発明の効果 以上説明したように本発明によでば、合焦検出光学系と
は別に、この合焦検出光学系によるウェハ上の入反射点
と同一点、若しくは包含面で入反射するモニタ検出光学
系又はレベリング検出光学系を備え、合焦検出光学系の
受光素子の出力と、モニタ検出光学系の受光素子の出力
の比又はレベリング検出光学系の受光素子が有する複数
の受光部の出力の加算値を求めて合焦検出光学系の受光
素子の出力を正規化し、合焦検出光学系の振動ミラーの
周波数をリファレンス信号として上記正規化した値を位
相同期検波して合焦検出を行なうようにしている。した
がって、ウェハの反射率の変化に依存することなく、迅
速に、かつ効率よく合焦操作を行なうことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, in addition to the focus detection optical system, monitor detection is performed at the same point as the incident / reflection point on the wafer by the focus detection optical system or at the inclusion surface. It is equipped with an optical system or leveling detection optical system, and the ratio of the output of the light receiving element of the focus detection optical system and the output of the light receiving element of the monitor detection optical system or the output of the plurality of light receiving parts of the light receiving element of the leveling detection optical system. The output of the light receiving element of the focus detection optical system is normalized by obtaining the added value, and the normalized value is phase-synchronized with the frequency of the vibration mirror of the focus detection optical system as a reference signal to perform focus detection. I have to. Therefore, the focusing operation can be performed quickly and efficiently without depending on the change in the reflectance of the wafer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図および第2図は本発明の第1の実施例における合
焦装置を示し、第1図は全体の構成図、第2図は光学系
の説明図、第3図は上記第1の実施例における合焦装置
内の除算回路の出力信号を示す波形図、第4図は上記第
1の実施例における合焦装置内の低減ろ波回路の出力と
ウェハのZ軸方向移動量との関係を示す特性図、第5図
および第6図は本発明の第2の実施例における合焦装置
を示し、第5図は全体の構成図、第6図は光学系の説明
図、第7図は従来例の合焦装置を示す全体の構成図、第
8図は上記従来例の合焦装置における受光素子の出力信
号を示す波形図、第9図および第10図は上記従来例の合
焦装置における位相同期検波処理回路の出力とウェハの
Z方向移動量との関係を示す特性図である。 1…ウェハ、2…ウェハステージ、3…投影レンズ、4
…発光素子、5…レンズ、6…送光スリット、7、8を
レンズ、9…振動ミラー、10…ドライバ、11…受光スリ
ット、12…受光素子、13…モニタ用受光素子、14、15…
レンズ、16…モニタ用受光素子、17、18…増幅器、19…
除算器、20…位相同期検波、21…低減ろ波器、22…ウェ
ハステージ制御回路、23…ウェハステージ駆動回路、26
…LED、27…レンズ、28…ピンホール、29…ンコリメー
タレンズ、30…集光レンズ、31…4分割ホトダイオー
ド、32…増幅器、33…加算器、34…レベリング検出回
路。
1 and 2 show a focusing device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram, FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical system, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing the output signal of the division circuit in the focusing device in the embodiment, and FIG. 4 shows the output of the reduction filter circuit in the focusing device in the first embodiment and the amount of movement of the wafer in the Z-axis direction. FIG. 5 and FIG. 6 are characteristic diagrams showing the relationship, FIG. 5 and FIG. 6 show a focusing device in a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is an overall configuration diagram, FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical system, and FIG. FIG. 8 is an overall configuration diagram showing a focusing device of a conventional example, FIG. 8 is a waveform diagram showing an output signal of a light receiving element in the focusing device of the conventional example, and FIGS. It is a characteristic view which shows the relationship between the output of the phase-coherent detection processing circuit and the amount of movement of the wafer in the Z direction in the focusing device. 1 ... Wafer, 2 ... Wafer stage, 3 ... Projection lens, 4
... light emitting element, 5 ... lens, 6 ... light transmitting slit, 7 and 8 as lens, 9 ... vibrating mirror, 10 ... driver, 11 ... light receiving slit, 12 ... light receiving element, 13 ... monitor light receiving element, 14, 15 ...
Lens, 16 ... Monitor light receiving element, 17, 18 ... Amplifier, 19 ...
Divider, 20 ... Phase synchronous detection, 21 ... Reduction filter, 22 ... Wafer stage control circuit, 23 ... Wafer stage drive circuit, 26
... LED, 27 ... Lens, 28 ... Pinhole, 29 ... Collimator lens, 30 ... Condenser lens, 31 ... Quadrant photodiode, 32 ... Amplifier, 33 ... Adder, 34 ... Leveling detection circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−170022(JP,A) 特開 昭63−306626(JP,A) 特開 昭63−255917(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-170022 (JP, A) JP-A-63-306626 (JP, A) JP-A-63-255917 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】合焦検出用光源と、前記合焦検出用光源か
ら出射された光が入射される送光スリットと、前記送光
スリットを通過した光を被合焦物体上に結像する合焦検
出用結像レンズと、前記被合焦物体を経由して入射した
光をその反射角を周期的に変化させながら反射可能な振
動ミラーと、前記振動ミラーで反射された光を受光する
合焦検出用受光素子とを含む合焦検出光学系と、モニタ
検出用光源と、前記モニタ検出用光源から出射された光
を、前記合焦検出用光源から出射された光が結像された
領域を含む領域に対して前記被合焦物体上に結像するモ
ニタ検出用結像レンズと、前記被合焦物体を経由して入
射した光を受光するモニタ用受光素子とを含むモニタ検
出光学系と、前記合焦検出用受光素子からの出力信号と
前記モニタ検出用受光素子からの出力信号との比信号を
求める除算手段と、前記比信号と基準信号とを用いて位
相同期検波する同期検波手段とを備え、前記被合焦物体
の合焦状態の検出を行う合焦装置。
1. A light source for focus detection, a light-sending slit into which light emitted from the light source for focus-detection enters, and light passing through the light-sending slit is imaged on a focused object. An imaging lens for focus detection, an oscillating mirror capable of reflecting light incident via the in-focus object while periodically changing its reflection angle, and a light reflected by the oscillating mirror. A focus detection optical system including a focus detection light receiving element, a monitor detection light source, and light emitted from the monitor detection light source, the light emitted from the focus detection light source is imaged. Monitor detection optics including a monitor detection imaging lens that forms an image on the focused object with respect to a region including a region, and a monitor light receiving element that receives light that has entered via the focused object System, output signals from the focus detection light receiving element and the monitor detection signal A division means for obtaining a ratio signal with the output signal from the optical element, and a synchronous detection means for performing phase-coherent detection using the ratio signal and a reference signal are provided, and the focus state of the focused object is detected. Focusing device.
【請求項2】合焦検出用光源と、前記合焦検出用光源か
ら出射された光が入射される送光スリットと、前記送光
スリットを通過した光を被合焦物体上に結像する合焦検
出用結像レンズと、前記被合焦物体を経由して入射した
光をその反射角を周期的に変化させながら反射可能な振
動ミラーと、前記振動ミラーで反射された光を受光する
合焦検出用受光素子とを含む合焦検出光学系と、レベリ
ング検出用光源と、前記レベリング検出用光源から出射
された光が入射されるピンホールと、前記ピンホールを
通過した光を、前記合焦検出光学系から出射された光が
結像された領域を含む領域に対して前記被合焦物体上に
照射するコリメータレンズと、前記被合焦物体を経由し
て入射した光を受光する複数の受光部を有するレベリン
グ用受光素子とを含むレベリング検出光学系と、前記レ
ベリング用受光素子の複数の受光部に対応した出力信号
の各々を加算する加算手段を含むレベリング検出回路
と、前記合焦検出用受光素子からの出力信号と前記加算
手段からの出力信号との比信号を求める除算手段と、前
記比信号と基準信号とを用いて位相同期検波する同期検
波手段とを備え、前記被合焦物体の合焦状態の検出を行
う合焦装置。
2. A focus detection light source, a light-sending slit into which light emitted from the focus detection light source is incident, and light passing through the light-sending slit is imaged on a focused object. An imaging lens for focus detection, an oscillating mirror capable of reflecting light incident via the in-focus object while periodically changing its reflection angle, and a light reflected by the oscillating mirror. A focus detection optical system including a light receiving element for focus detection, a leveling detection light source, a pinhole into which light emitted from the leveling detection light source is incident, and light passing through the pinhole, A collimator lens that irradiates the focused object onto a region including a region where the light emitted from the focus detection optical system is imaged, and receives light that has entered via the focused object. A leveling light receiving element having a plurality of light receiving sections A leveling detection optical system, a leveling detection circuit including an addition means for adding respective output signals corresponding to a plurality of light receiving portions of the leveling light receiving element, an output signal from the focus detection light receiving element and the addition A division means for obtaining a ratio signal with the output signal from the means, and a synchronous detection means for performing phase-coherent detection using the ratio signal and a reference signal are provided, and a focus state of the focused object is detected. Focusing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2838797B2 (en) * 1987-04-13 1998-12-16 株式会社ニコン Projection optical device
JP2569563B2 (en) * 1987-06-09 1997-01-08 株式会社ニコン Projection exposure equipment
JP2671338B2 (en) * 1987-12-25 1997-10-29 株式会社ニコン Exposure method and substrate attitude control method

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