(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体製造工程のフォトリソグラフィー工程の重ね合わせ測定装置において、マーク位置検出時の収差分布に着目して、測定精度の高いマーク位置検出装置を提供する。【解決手段】  基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像させる結像光学系と、前記結像光学系によって形成された像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出する検出手段とを有し、前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、該多項式のうちZ4の物体高による変化量が、前記マーク位置検出装置の位置検出精度により所定の範囲になっている。【選択図】  図１
2006126078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系によって形成された像を取り込む撮像手段と、
前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出する検出手段とを有し、
前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、該多項式のうちZ4の物体高による変化量が、前記マーク位置検出装置の位置検出精度により所定の範囲になっていることを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項２】
前記結像手段の光学系が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマーク位置検出装置。
｜−0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ TIS設計
a：使用するTIS測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するTIS測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：製造誤差等による光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向でのずれ量（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
TIS設計：重ね合せずれ量がゼロの測定マークを測定したときの、重ね合せずれ量の設計仕様（nm）
【請求項３】
前記結像手段の光学系が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマーク位置検出装置。
｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ ΔTIS設計
a：使用するTIS測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するTIS測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
ΔTIS設計：装置の視野内におけるTIS平坦度(最大のTISと最小のTISの差)の設計            仕様(nm)
【請求項４】
マーク位置検査装置の結像光学系の設計方法において、
前記結像光学系が以下の条件式を満たすように設計されることを特徴とする結像光学系の設計方法。
｜−0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ TIS設計
a：使用するＴＩＳ測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するＴＩＳ測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：製造誤差等による光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向でのずれ量（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
TIS設計：重ね合せずれ量がゼロの測定マークを測定したときの、重ね合せずれ量の設計仕様（nm）
【請求項５】
マーク位置検出装置の結像光学系の設計方法において、
前記結像光学系が以下の条件式を満たすように設計されることを特徴とする結像光学系の設計方法。
｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ ΔTIS設計
a：使用するＴＩＳ測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するＴＩＳ測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
ΔTIS設計：装置の視野内におけるTIS平坦度(最大のTISと最小のTISの差)の設計            仕様(nm)
【請求項６】
結像光学系の評価方法において、
前記結像光学系によって、所定の軸に対して対称に配置された少なくとも２つの段差組を有するマークが形成された基板の像を形成して、この像に基づいて前記それぞれの段差組の中心位置どうしのずれ量を計測し、
前記計測された中心位置どうしのずれ量と、前記中心位置どうしの真のずれ量と、前記結像光学系の視野でのマークの中心位置と前記結像光学系の光軸中心との距離と、前記結像光学系の開口数とを指標にして、前記結像光学系の性能を評価することを特徴とする結像光学系の評価方法。
【請求項７】
前記結像光学系で測定されたマークの計測値情報をもとに、以下の関係式から導かれるΔＺの値に基づいて前記結像光学系の特性を評価することを特徴とする請求項６に記載の結像光学系の評価方法。
ΔZ = ｜−830・TIS測定・N.A. / [ΔX・( a + b )]｜
a：段差組１の中心位置から段差までの距離（μm）
b：段差組２の中心位置から段差までの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向に対する距離（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差の絶対値（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
TIS測定：対称な段差間で測定された中心位置と、これ以外の対称な段差間で測定された中心位置との測定値の差（ｎｍ）
【請求項８】
請求項６に記載の評価方法において、さらに、前記結像光学系の視野内で測定マークを走査して、前記視野内の複数の位置での前記測定マークの中心位置と前記結像光学系の光軸中心との距離と、前記計測された中心位置どうしのずれ量とを求め、前記結像光学系視野内の測定マークの計測値情報をもとに、以下の関係式から導かれるΔZの値に基づいて前記結像光学系の特性を評価することを特徴とする請求項６に記載の前記結像光学系の評価方法。
ΔZ = ｜830・ΔTIS測定・N.A. / [L・( a + b )]｜
a：段差組１の中心位置から段差までの距離（μm）
b：段差組２の中心位置から段差までの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差の絶対値（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
ΔTIS測定：測定マークを視野内で走査する手段により求めた視野内のTIS変動を、一            次関数でフィッティングした時の関数から求めた視野両端でのTISの差(nm)            
【請求項９】
基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系によって形成された像を取り込む撮像手段と、
前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出する検出手段とを有し、
前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、  前記信号処理手段によって検出される前記段差の位置が真の前記段差位置よりもずれる方向が、前記段差の向きに拠らず同じ方向にずれるように作用する収差の項の総和が所定の値に収まる様に設計されたことを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項１０】
基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像光学系によって結像させ、前記結像光学系によって形成された像を撮像手段に取り込んで、前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出するマーク位置検出装置の前記結像光学系の設計方法において、
前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、前記Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項のうち、前記段差の向きに応じて異なる方向にずれるように作用する項と、前記段差の向き拠らず同じ方向にずれるように作用する項とを選択し、
前記段差の向きに応じて異なる方向にずれるように作用する項は、少なくとも前記収差の分布が、前記結像光学系の視野内において均一になるように、前記段差の向きに拠らず同じ方向にずれるように作用する項は、少なくとも前記収差の分布が、前記結像光学系の視野内において直線分布となる特性を有するように、設計されることを特徴とする結像光学系の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被検基板上の重ね合わせマークやアライメント用マークなどを計測する重ね合わせ測定装置などのマーク位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程のフォトリソグラフィー工程において、その工程を管理するため形成されたレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせずれ量を測定する必要がある。この測定に用いられるのが重ね合わせ測定装置である。この種の装置は被検マークに対して照明光を照射し、マークからの反射光を結像してCCDカメラ等で撮像し、画像処理を経て重ね合わせずれ量を測定する。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハアライメント精度や、露光時の重ね合わせずれ量の精度も向上させる必要があり、重ね合わせ測定装置などのマーク位置検出装置の測定精度に対する要求仕様も厳しくなっている。そこで従来は例えば特許文献１などに開示された調整方法を用いてできる限り装置の精度を上げる工夫をしてきた。
【特許文献１】特開２００２−２５８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の手法は重ね合わせ測定装置の最適な視野位置を定める方法である。この方法を使用することで、製造された装置の最高のパフォーマンスを引き出すことが可能となる。しかしこれらの調整方法はあくまでもその装置が潜在的にもつパフォーマンスを引き出すに過ぎず、装置そのものの出来が悪い場合にはいかに調整しようとも精度を向上できないという限界があった。また装置そのものの出来をよくするためには、設計段階で予め収差を抑えるとともに、製造時に仕様値以内に製造公差を抑える必要があるが、マーク位置検出の精度を低下させる全ての要因を完全に克服することは非常に困難である。
【０００４】
本発明では上記問題を解決するために、マーク位置検出装置においてマーク位置検出の精度に最も影響する収差は何か、また、その収差がどのような分布を有する時に最も影響するかを突き止め、この収差および収差分布に着目して、測定精度の高いマーク位置検出装置を構成することを目的とする。さらには、結像光学系の特性を、感度よく評価することができる評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像させる結像光学系と、前記結像光学系によって形成された像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出する検出手段とを有し、前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、該多項式のうちZ4の物体高による変化量が、前記マーク位置検出装置の位置検出精度により所定の範囲になっているマーク位置検査装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１のマーク位置検査装置において、前記結像手段の光学系が以下の条件式を満たすものである。
｜−0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ TIS設計
a：使用するTIS測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するTIS測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：製造誤差等による光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向でのずれ量（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【０００７】
TIS設計：重ね合せずれ量がゼロの測定マークを測定したときの、重ね合せずれ量の設計仕様（nm）
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のマーク位置検出装置において、前記結像手段の光学系が以下の条件式を満たすものである。
【０００８】
｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ ΔTIS設計
a：使用するTIS測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するTIS測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【０００９】
ΔTIS設計：装置の視野内におけるTIS平坦度(最大のTISと最小のTISの差)の設計            仕様(nm)
請求項４に記載の発明は、マーク位置検査装置の結像光学系の設計方法において、前記結像光学系が以下の条件式を満たすように設計されるものである。
【００１０】
｜−0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ TIS設計
a：使用するＴＩＳ測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するＴＩＳ測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：製造誤差等による光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向でのずれ量（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【００１１】
TIS設計：重ね合せずれ量がゼロの測定マークを測定したときの、重ね合せずれ量の設計仕様（nm）
請求項５に記載の発明は、マーク位置検出装置の結像光学系の設計方法において、前記結像光学系が以下の条件式を満たすように設計されるものである。
【００１２】
｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ ΔTIS設計
a：使用するＴＩＳ測定マークの中心から外エッジまでの距離（μm）
b：使用するＴＩＳ測定マークの中心から内エッジまでの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【００１３】
ΔTIS設計：装置の視野内におけるTIS平坦度(最大のTISと最小のTISの差)の設計            仕様(nm)
請求項６に記載の発明は、結像光学系の評価方法において、前記結像光学系によって、所定の軸に対して対称に配置された少なくとも２つの段差組を有するマークが形成された基板の像を形成して、この像に基づいて前記それぞれの段差組の中心位置どうしのずれ量を計測し、前記計測された中心位置どうしのずれ量と、前記中心位置どうしの真のずれ量と、前記結像光学系の視野でのマークの中心位置と前記結像光学系の光軸中心との距離と、前記結像光学系の開口数とを指標にして、前記結像光学系の性能を評価するものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の結像光学系の評価方法において、前記結像光学系で測定されたマークの計測値情報をもとに、以下の関係式から導かれるΔＺの値に基づいて前記結像光学系の特性を評価するものである。
【００１５】
ΔZ = ｜−830・TIS測定・N.A. / [ΔX・( a + b )]｜
a：段差組１の中心位置から段差までの距離（μm）
b：段差組２の中心位置から段差までの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
ΔX：光軸中心と測定マーク中心との段差の検出方向に対する距離（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差の絶対値（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【００１６】
TIS測定：対称な段差間で測定された中心位置と、これ以外の対称な段差間で測定された中心位置との測定値の差（ｎｍ）
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の評価方法において、さらに、前記結像光学系の視野内で測定マークを走査して、前記視野内の複数の位置での前記測定マークの中心位置と前記結像光学系の光軸中心との距離と、前記計測された中心位置どうしのずれ量とを求め、前記結像光学系視野内の測定マークの計測値情報をもとに、以下の関係式から導かれるΔZの値に基づいて前記結像光学系の特性を評価するものである。
【００１７】
ΔZ = ｜830・ΔTIS測定・N.A. / [L・( a + b )]｜
a：段差組１の中心位置から段差までの距離（μm）
b：段差組２の中心位置から段差までの距離（μm）
N.A.：結像手段の物体側の結像N.A.
L：視野のサイズ（μｍ）
ΔZ：光軸中心と物体高30μmでの波面収差Zernike係数Z4の差の絶対値（mλ）
ここでZ4は関数(2ρ2−１)に掛かる係数である。
【００１８】
ΔTIS測定：測定マークを視野内で走査する手段により求めた視野内のTIS変動を、一            次関数でフィッティングした時の関数から求めた視野両端でのTISの差(nm)            
請求項９に記載の発明は、基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像させる結像光学系と、前記結像光学系によって形成された像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出する検出手段とを有し、前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、  前記信号処理手段によって検出される前記段差の位置が真の前記段差位置よりもずれる方向が、前記段差の向きに拠らず同じ方向にずれるように作用する収差の項の総和が所定の値に収まる様に設計されたマーク位置検出装置である。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、基板に形成された複数の段差から構成されるマークからの反射光を結像光学系によって結像させ、前記結像光学系によって形成された像を撮像手段に取り込んで、前記撮像手段からの出力信号に基づいて前記段差の位置を検出するマーク位置検出装置の前記結像光学系の設計方法において、前記結像光学系は、前記結像光学系の波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で表したとき、前記Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項のうち、前記段差の向きに応じて異なる方向にずれるように作用する項と、前記段差の向き拠らず同じ方向にずれるように作用する項とを選択し、前記段差の向きに応じて異なる方向にずれるように作用する項は、少なくとも前記収差の分布が、前記結像光学系の視野内において均一になるように、前記段差の向きに拠らず同じ方向にずれるように作用する項は、少なくとも前記収差の分布が、前記結像光学系の視野内において直線分布となる特性を有するように、設計されるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、マークの位置を精度よく検出することができるマーク位置検出装置を提供することができる。また本発明によれば、結像光学系の特性を、感度よく評価することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は重ね合わせ測定装置の例である。本装置における光路の詳細に関しては図１に示す如く、光源１から射出した広帯域波長の照明光束はコレクタレンズ４１、光源リレーレンズ４２を経て、ライトガイドファイバー４４に入射する。ライトガイドファイバー４４から出射した光束は照明開口絞り１０によって光束径が制限され、コンデンサーレンズ２によって集光され視野絞り３を均一に照明する。視野絞り３は（ａ）に示すようにＳ１の開口を有する。照明開口絞り１０の形状は（ｂ）に示すような輪帯形状を有している。視野絞り３を射出した光束は照明リレーレンズ４によってコリメートされ、ビームスプリッター５により分岐される。さらに、対物レンズ６によって集光されウエハ２１を垂直に照射する。ここで視野絞り３とウエハ２１とは共役な位置にある為、スリットＳ１の像は照明リレーレンズ４、対物レンズ６を介してウエハ２１上に結像する。
【００２３】
ウエハ上に存在するストリートパターンが視野絞りの長手もしくは短手方向と４５度の角度を成すようにウエハを搬送する。これはパターンの影響によるオートフォーカス動作の誤差を低減するためである。前記Ｓ１の像が投影されている位置のほぼ中心に測定マークが来るようにステージを移動する。Ｓ１の像はウエハ上のマーク２０を照射する。ここで、Ｓ１の像からの反射光をＬ１とする。この時、ウエハ２１表面から反射する光束Ｌ１は対物レンズ６によってコリメートされ、ビームスプリッター５を透過し、結像レンズ７によって再び集光される。ビームスプリッター１４によって透過分岐される光束は、結像開口絞り１１により光束系を制限され、収差補正用の結像系平行平面板１７を経て、第1リレーレンズ１２及び第２リレーレンズ１３によって撮像素子ＣＣＤ８表面にウエハマークの像を結像する。撮像素子ＣＣＤ８からの出力信号は画像処理手段９により処理され、ウエハ上のマークの位置検出や重ね合わせ量の計測及びテレビモニターによる観察を行う。
【００２４】
一方、ビームスプリッター１４を反射分岐された光束はＡＦ系視野絞り１６を透過し、ＡＦ第一リレーレンズ３０によってコリメートされた後、平行平面板３７を透過し、瞳分割ミラー３１上に照明開口絞り１０の像を結像する。平行平面板３７は照明開口絞り像を瞳分割ミラーの中心に位置調整するためのものであり、チルト調整が可能に構成されている。光束Ｌ１は瞳分割ミラーによって二光束に分離され、ＡＦ第二リレーレンズ３２により再び集光される。さらに、シリンドリカルレンズ３３を介してＡＦセンサー３４上の２個所に光束Ｌ１を計測方向に関して結像する。また、非計測方向に関してはシリンドリカルレンズ３３が屈折力を持ち、Ｌ１の光束はＡＦセンサー３４上に光源像を結像する。オートフォーカスの動作原理は例えば特開２００２−４０３２２にその詳細が記載されているので本実施例では省略する。
【００２５】
次に、測定光学系の設計手順の概略について説明する。物体側から、対物レンズ６、ビームスプリッター５、結像レンズ７、ビームスプリッター１４、第１リレーレンズ１２、平行平面板１７、結像開口絞り１１、第２リレーレンズ１３から構成される測定光学系の設計は以下の手順で行われる。まず、測定光学系を構成する全ての光学素子のそれぞれの面形状と内部屈折率、及び光学素子間の間隔を設定し、光線収差が所定の値になるように各パラメータを再度設定し直して、光線収差が所望の範囲に収まるまで同手順を繰り返す。次に先の設計で得られた測定光学系の波面収差を、光軸周りの射出瞳を１として規格化した半径ρと、動径角θをパラメータとするzernike多項式にフィッティングさせる。Zernike多項式へのフィッティングは光軸中心の光線に加えて、任意の物体高の光線に対しても行う。このようにして求められたzernike多項式の物体高による変動から光学系全体の波面収差を評価し、変動量が所定の値に収まっていなければ、各光学素子のパラメータを微調整し、変動量が所望の範囲に収まるまで同手順を繰り返す。
【００２６】
次に、本発明を導くために発明者が行った重ね合わせ測定シミュレーションについて説明する。使用した被検マークは図2に示す10μm□のbox in box マークである。本マークは段差の向きがマーク中心に向かって凸から凹となる2つの段差ｅ１、ｅ４からなる１０μｍ□の外マークと、段差の向きがマーク中心に向かって凹から凸となる2つの段差ｅ２、ｅ３からなる５μｍ□の内マークとで構成されている。シミュレーション手法には結像シミュレーションを用いた。また、波面収差として、zernike多項式を用いた。シミュレーションの各パラメータは表１に示すとおりである。
【００２７】
【表１】
2006126078.tif 000003
【００２８】
まず重ね合わせずれの測定光学系（結像光学系）の設計値から各物体位置における波面収差をzernike多項式として求め、物体位置による各zernike次数の変動を調べる。後述するが、この分布が重ね合わせずれ量の誤差TIS（Tool Induced Shift）を発生させる。シミュレーション上で測定光学系の光軸から60μmの位置にマークを配置し、図2で示す各段差e１，e２，e３，e４それぞれに対応する波面収差を入力して結像シミュレーションを行う。なお物体位置は60μmである必要はないが、値が大きいほどTISが大きくなることをふまえて、ここでは60μmを採用する。
【００２９】
このシミュレーションの結果、図3に示すような強度分布が得られた。それぞれの段差位置に対応する信号強度のボトム位置を検出することで、設定した収差による各段差の移動量を求め、これらの値から、１式を用いてTISを求めることができる。なお図３はエッジの移動量を誇張して描いており、実際の移動量はnmのオーダーである。
【００３０】
TIS  = （x2  +  x3）/2 −（x１  +  x4）/2        …  （１式）
x1 ：  段差ｅ１の移動量
x2 ：  段差ｅ２の移動量
x3 ：  段差ｅ３の移動量
x4 ：  段差ｅ４の移動量
このようにして求めたTISは0にはならず、何らかの値を持つ。そこでこのTISに最も効くzernike次数は何かを確かめるため、各エッジ位置での波面収差から任意のzernike次数のみを抜き出して、それを新たな収差として入力し再び結像シミュレーションを行った。そこで得られた特定のzernike次数によるTISと全波面収差によるTISを見比べて、各zernike次数がどの程度寄与しているのかを調べた。この結果、TISに最も影響を及ぼすzernike次数はZ4であることが判明した。Z4はデフォーカスを表す項であり、各像面によるデフォーカス差すなわち像面湾曲がTISに影響を及ぼすのである。ここでTISの発生には様々な光学的な要因が考えられるが、本実施例においては前記マーク形状、及びパラメータを用いた場合であり、各物体位置における波面収差をTISの発生要因として考えた場合である。
【００３１】
TISは各段差位置が収差等によりずれることにより生じる。以下でzernike係数Z4（デフォーカス）がある場合に各段差位置がずれることをシミュレーション結果を元に立てた仮説を用いて説明する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれマークの段差部分を拡大したもので、（ａ）はデフォーカスがない場合、（ｂ）は対物レンズをマークから離す方向にデフォーカスした場合を示している。光線A1はマークの上部、光線A2は段差部分、光線A3はマーク下部でそれぞれ回折した光線を示している。（ａ）では、A1からA2までは同じ位相状態であるが、A2で段差部分をまたぎ急激に位相の変化が生じる。そのため結像計算での強度にも変化が起こり、この位置がエッジとして認識される。
【００３２】
一方（ｂ）では、光線B2が示すように段差より手前側で光線の一部が段差にかかり始める。そのため光線の位相に変化が生じ始め、結像計算での強度にも変化が起こる。シミュレーションによると回折光線の概ね2 / 5が段差部分から出たところで信号強度は最小値となり、ここがエッジとして認識される。即ちエッジ位置が段差の手前側にずれて観察される。
【００３３】
図５（ａ）にデフォーカス量が異なる場合、（ｂ）にN.A.が異なる場合の光の様子を示す。光線C1に対してC2はzernike係数Z4の収差量が多く、デフォーカスが大きくなっている。また光線D1に対してD2は光線のN.Aが大きくなっている。光線C2、D2共に光線の一部が段差にかかる位置がより段差の手前側（凸側）に移り、強度のボトムから見積もった段差位置はより段差の手前側（凸側）にずれて観察される。シミュレーション結果からエッジ位置のずれ量はほぼデフォーカス量、N.A.に比例することが確認されている。図５では図面左から、凸から凹への段差について説明したが、凹から凸への段差でも同様に説明することができ、凹から凸にずれる場合には検出される段差位置がずれる方向は図５に示す方向とちょうど正反対の方向になる。
【００３４】
また、対物レンズがマークから遠ざかる方向にデフォーカスされた場合と、対物レンズがマークに近づく方向にデフォーカスされた場合とでは、検出される段差位置のずれ方向が反対になる。すなわち、対物レンズがマークに近づく方向にデフォーカスされた場合、検出される段差位置は段差の凹側にずれて観察される。
【００３５】
マークの全ての段差位置が同じデフォーカス量、即ちzernike係数Z4の収差量が等しければ、１式でx1 = −x2 = x3 = −x4となり、それぞれのエッジ位置のずれが相殺してTISは０となる。しかし各エッジの位置でzernike係数Z4が変化していれば相殺することができずTISが発生する。これが像面湾曲があるときのTISの発生メカニズムである。
【００３６】
以上、測定光学系の設計値から求めた波面収差において、zernike係数Z4がTIS測定に影響を及ぼすことを説明した。
次に波面収差の物体位置による変動を仮定して、どのような分布のときにTISが出やすいのかについて検討結果の説明を行う。この検討の過程でzernike多項式の各次数は、測定光学系で検出されるマークの段差のずれ方向に関して2つのタイプに分類できることが分かった。1つはマーク全面で均一の収差量のときに、段差の向きによらずどの段差も同じ方向にほぼ同じ量ずれて検出されるタイプの収差で、zernike係数 Z2、Z7などがこれに相当する。もう1つはマーク全面で均一の収差量のときに、段差のずれ量の絶対値はほぼ等しいが、段差の向きによって検出される段差位置のずれ方向が異なって検出されるタイプの収差で、zernike係数Z4、Z5などがこれに相当する。
【００３７】
以下に、上記2タイプの収差の代表としてZ4、Z7に注目してシミュレーションを行った結果を示す。
シミュレーションで設定した各zernike次数の収差分布を図６（ａ）、（ｂ）に示す。（ａ）において、type1はマークの中心で収差量0、両端で20mλの差となる物体位置に比例する収差分布、type2は中心で−30mλ、type1と同じ傾きをもつ収差分布、Type3は左外側のエッジ位置でtype2と同じ−20mλ 、両端で40mλの差となるtype1の2倍の傾きをもつ収差分布である。また、（ｂ）において、type4はtype2の両外側のエッジ位置で収差量をプラス側に3mλ変化させた湾曲した収差分布、type5はtype2の左外側のエッジ位置を+3mλ、右外側のエッジ位置を−3mλ変化させた中心に対して点対称となる収差分布である。
【００３８】
表２にzernike係数Z4が上記収差分布となる測定光学系、表３にZ7が上記収差分布となる測定光学系において検出される各段差ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４の移動量x１〜x4、内側段差、外側段差の平均移動量、TISをまとめて記す。
【００３９】
【表２】
2006126078.tif 000004
【００４０】
【表３】
2006126078.tif 000005
【００４１】
この結果から次のことが分かる。
１．収差がない場合にも各段差位置はわずかにずれて観察され、x1 = 2、x2 = −2、x3     = 2、x4 = −2nmとなる。これは隣り合う段差からの干渉によるものである。初期    状態でのこのずれ量を考慮すると収差量と検出される段差位置のずれ量にはほぼ比例    の関係が見られる。即ちx1’= x1 − 2、x2’= x2 + 2、x3’= x3 − 2、x4’= x4 + 2とすると、
x1’ x2’ x3’ x4’∝（各段差位置での収差量）      …（２式）
となる。
２．Zernike係数Z4を代表とする、段差の向きにより検出される段差の移動方向が逆にな    るタイプの収差では、物体位置での収差変動が大きいほどTISも大きくなる。変動量    とTISにはほぼ比例の関係が見られる。
３．Zernike係数 Z7を代表とする、段差の向きによらず検出される段差の移動方向が同    じタイプの収差では、物体位置での収差変動が直線的であればTISはほぼ発生しない    。また直線的な分布から外れても、マーク中心に対して点対称となる収差分布であれ    ばTISはほぼ発生しない。つまりマーク中心に対して収差が点対称な分布から外れる    ほどTISは大きく発生する。
【００４２】
以下で上記の事実を１式を用いて説明する。まず段差の向きにより検出される段差の移動方向が逆になるタイプの収差に関して、もとの収差分布が図７（ａ）の収差分布１であったとする。このとき各段差の移動量はx1 = −a、x2 = a、x3 = −a、x4 = a （a > 0 ）となり１式を用いて、
TIS1= (a −a) /2 − (−a + a) /2  = 0
となる。この分布１から分布２への変化を考えると、マークのエッジ位置ｅ２、ｅ３、ｅ４での収差の絶対値がどれも増加する方向になる。収差が大きいほど段差の移動量は大きくなるため、各エッジの移動量はx1 = −a、x2 = a + b、x3 = −a − c、x4 = a + d (a > 0、d > c > b > 0)と書け、１式を用いて、
TIS2 = [(a + b) + (−a − c)] / 2 − [−a + (a + d)] / 2 = (b − c) / 2 − d / 2
となる。(b − c) / 2 < 0（内側段差平均） , d / 2 > 0 （外側段差平均）より内側、外側段差平均で移動量の符号が逆になり、より大きなTISが発生することが分かる。このような収差タイプのときにTISを小さく抑えるためには(b − c)、ｄの両方を0に近づけることが必要であり、内エッジ間、外エッジ間の収差変動を共に小さくすることが必要となる。即ちマーク全域にわたって収差がフラットであることが要求される。
【００４３】
次に段差の向きによらず検出される段差の移動方向が同じタイプの収差に関して、もとの収差分布が図７（ｂ）の分布3であったとする。このとき各段差の移動量をx1 = −a、x2 = −b、x3 = −c、x4 = −d （a 、ｂ、ｃ、ｄ > 0 ）として、１式を用いて、
TIS3 = （−b − c）/2 −（−a − d）/ 2
=[(−b + 2) + (−c −2)] / 2 −[(−a − 2) + (−d + 2)] / 2
となる。収差なしでのずれ量を考慮すると、各段差のずれ量と収差量にはほぼ比例の関系があるため、２式を用いて(−a − 2) ∝ (ｅ１での収差量)、(−b + 2) ∝ (ｅ２での収差量)、(−c − 2) ∝ (ｅ３での収差量)、(−d + 2) ∝ (ｅ４での収差量)とそれぞれ書ける。従って収差の分布が物体位置に対して直線であることを考慮すると、
TIS3∝ [(ｅ２での収差量) + (ｅ３での収差量)] / 2 − [(ｅ１での収差量) + (ｅ４での収差量)] / 2
= (マーク中心での収差量) − (マーク中心での収差量)
= 0
となり、直線的な分布ではTISがほとんど発生しないことが分かる。この分布3から分布４への変化を考える。図７（ｂ）ではマークの段差位置ｅ１、 ｅ４で収差の絶対値が共に減少する方向を示しているが、増加する方向であってもよい。検出される各段差の移動量はx1 =−a+e、x2 = −b、x3 = −c、x4 = −d + f（a 、ｂ、ｃ、ｄ > 0、 e、f； > 0(図の変化時)、< 0(図と逆向きの変化時)）と書け、１式を用いて、
TIS4 = （−b − c）/2 −[(−a + e) + (−d + f)] / 2
= （−b − c）/2 −（−a − d）/ 2 − (e + f) / 2
= TIS3− (e + f) / 2  = − (e + f) / 2
となり、TISが発生する。このような収差タイプのときにTISを小さく抑えるためには、e とfが異符合になる、すなわち収差の直線的な分布からの外れ方が逆方向であることが必要である。つまり収差の分布がマーク中心に対して点対称に近いことが要求される。
【００４４】
以上をまとめると、TISを小さく抑えるためには次のことが要求される。
１．Zernike係数Z4を代表とする、段差の向きにより検出される段差の移動方向が逆にな    るタイプの収差では、マーク全域にわたって収差ができる限りフラットでなければな    らない。また表には示していないが、このタイプの収差では同じ収差分布のときZ4
（デフォーカス）が最もTISを発生させ、ついでZ5(アス)がその5割ほどのTISを発生
させるという結果が得られている。
２．Zernike係数Z7を代表とする、段差の向きによらず検出される段差の移動方向が同じ    タイプの収差では、マークの中心に対して収差の分布が点対称に近くなければならな    い。しかし現実的には点対称に制御することは困難であるため、収差分布にうねりが    起こらないように設計、製造及び調整を行う。またこのタイプの収差では同じ収差分    布のときZ2(横ずれ)が最もTISを発生させ、ついでZ7（コマ）がその6割ほどのTI    Sを発生させるという結果が得られている。
【００４５】
以上の結果を踏まえて、実際の測定装置でbox in box マークを使用する際にTISが発生する様子を考察する。シミュレーションによるとTISが2.5（nm）発生するにはZ4ではマークの両端で約3（mλ）の差となる収差の直線成分が必要であり、一方Z7では直線分布からのずれが3（mλ）となるうねり成分が必要である。測定光学系の設計値から波面収差の分布を求めるとzernikeの各次数で値の大小、分布のうねり方など傾向は異なるが、マークスケールで見ると収差分布はほぼ直線成分の方がうねり成分よりも支配的である。事実、先に述べたとおり設計値の波面収差を用いたシミュレーションではTISはほぼZ4のみで発生している。なおシミュレーションでは光軸上にマークを配置するとTISは0になる。これはzernike 成分Z4が光軸に関して対称性を有するため、収差の分布が完全にフラットでない場合であっても内側段差位置どうし、外側段差位置どうしでそれぞれ収差量が等しくなるためである。しかし実機では、製造誤差等により望ましい視野の中心からずれた位置において測定する可能性があるため、少なくともZ4の収差成分によるTISへの影響は必ず存在する。また前述したように、TISに対する収差のうねり成分の影響はあまり支配的でないことを考慮しても、Z4からの寄与の割合は少なくはないと考えられる。
【００４６】
そこで、あるzernike係数Z4の分布のときに、視野位置にずれが起こると、TISがいくら発生するかをシミュレーションにより求めた。この結果により、あるTISの仕様を達成するためには、少なくともZ4の収差量、及び視野位置のずれ量をいくら以下に抑えて設計すればよいかがわかる。
【００４７】
以下に検討結果を説明する。図８にzernike係数Z4の分布と中心からずれてマークが配置されている様子を示す。Z4の分布は設計値の検討から２次関数でよくフィットできることが分かっているので、本シミュレーションでも2次関数分布とした。また、Z4の分布を表す指標として光軸中心でのZ4の収差量と、光軸中心から段差の検出方向に30μmずれた位置でのZ4の収差量との差ΔZ(mλ)の値を採用した。なお、ここでは光軸中心位置と、光軸中心から段差の検出方向に30μmずれた位置でのZ4の差分をZ4の分布の指標としたが、任意の物体位置でも同様の議論が可能であり、またZ4の分布にフィッティングさせた関数を指標として用いてもよいことはいうまでもない。
【００４８】
測定するマークは、外側段差間の距離2a(μm)、内側段差間の距離2b(μm)のbox in box マークとし、光軸中心位置と対するマーク中心位置との段差の測定方向でのずれ量をΔX(μm)とする。外側段差どうし、内側段差どうしの収差量の差Δz(外)、Δz(内)は、
Δz(外) = [−ΔZ × [(a + ΔX) / 30]2] − [−ΔZ × [(−a + ΔX) / 30]2]
= −4ΔX・ΔZ・a / 900 (mλ)
Δz(内) = [−ΔZ × [(b + ΔX) / 30]2] − [−ΔZ × [(−b + ΔX) / 30]2]
= −4ΔX・ΔZ・b / 900 (mλ)
となる。シミュレーションによると単位収差量あたりの段差位置の平均ずれ量と測定光学系の開口数とには、
外側段差間：−0.27/ N.A (nm / mλ)
内側段差間：0.27/ N.A. (nm / mλ)
の関係（後述）があるため、３式となる。
【００４９】
TIS = (−4ΔX・ΔZ・b / 900 × 0.27/ N.A.) − [−4ΔX・ΔZ・a / 900 × (−0.27/ N.A)]
= −0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A. (nm)         …（３式）
装置におけるTISの設計仕様TIS設計を満足するためには、少なくともここで求めたZ4によるTISが設計仕様内に収まる必要があるため、ΔZは、以下の条件式を満たさなければならない。
【００５０】
｜−0.0012ΔX・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ TIS設計（nm）  …（４式）
例としてN.A.=0.5、通常よく用いる外エッジ幅30（μm）、内エッジ幅15（μm）のbox in boxマークを仮定して計算すると｜−0.054ΔX・ΔZ｜ <  TIS設計 (nm)であり、TISの設計仕様が3（nm）のとき、｜ΔX・ΔZ｜ < 56 (μm・ｍλ)となる。これよりマーク位置が25μmずれる可能性があるとき、光軸から30（μm）離れた位置でのzernike係数Z4の変動は2（mλ）未満でなければならない。
【００５１】
シミュレーションから、単位収差量あたりの検出される段差位置の平均ずれ量Xaveと収差量の差にはN.A.を用いて、以下の関係があることが分かった。
Xave（外）＝−0.27/ N.A (nm / mλ)
Xave（内）＝0.27/ N.A. (nm / mλ)
以下でこれを説明する。
【００５２】
使用した収差はzernike係数Z4である。このZ4の分布が直線的であり、かつマークの一方の端での収差の値ともう一方の端での値との差が5、20、40mλとなる直線的な分布の3つの収差タイプを用いてシミュレーションを行った。マーク形状は図２に示したものを用いている。この収差タイプそれぞれについてN.A.0.3、0.5、0.6、0.7の条件でシミュレーションを行い、内、外側段差位置の平均移動量を求めた。この値を各段差位置での収差量の差で割ったものをプロットしたものが図９である。横軸はN.A.、縦軸は単位収差あたりのエッジの平均移動量δを表す。このデータをδ = a×(N.A.)bの関数を用いてフィッティングした結果、内、外マークともほぼ近い値が得られたためこれらを平均し、a = 0.27、ｂ＝ 1.0 の値を得た。尚、図9のデータは、図２のマークの上下が反転したマークを用いた場合、すなわちマークの中心に向かって外側段差が凹から凸に向かい、内側段差が凸から凹に向かうマークの場合には内マークと外マークとで符号が逆転する。
【００５３】
図１０に外側段差データの符号を反転したものと内側段差データからなる測定データと上記関数をプロットしたものを示す。この結果はN.Aに反比例することを示している。以下でこれについて考察する。
【００５４】
zernike係数Z4は２ρ2 − 1(ρはN.A.とほぼ等価)と表され、最大のN.A.でρは規格化されている。つまり5mλの収差量というときN.A.0.5ではこのN.A.での理想波面からのずれ量が5mλということで、N.A.0.7ではそのときの理想波面からのずれ量が5mλということになる。N.A.が大きいほどρも大きくなるので、あるN.A.で見たときにはN.A.0.5での5mλの方がN.A.0.7での5mλよりもデフォーカスへの効きは大きいことになる。具体的にはρ2の項が効いて、zernike係数Z4が等量のときデフォーカス量は1 / N.A.2に比例する。またエッジのずれ量は図5a、5bを用いて既に説明したとおり、デフォーカス量、N.A.の両方に比例する。したがってzernike係数Z4の収差量が等しいとき、
(デフォーカス量) ∝ 1 / N.A.2
(検出される段差位置のずれ量）∝ (デフォーカス量)×N.A.
であり、
(検出される段差位置のずれ量）∝ 1 / N.A.2 ×  N.A.
= 1 / N.A.
となり、N.A.の一乗に反比例する結果となる。
【実施例２】
【００５５】
実施例１では測定光学系の所定の像高における収差量から、装置のTISの仕様値に応じてZ4をどのくらいの値に抑えるべきかを導いたが、本実施例では、前記３式の関係を用いて、視野内におけるTIS平坦度（TISの最大値と最小値の差）の仕様から満たすべきzernike係数Z4の許容変動量を導く。以下、説明する。
【００５６】
重ね合わせ測定装置で使用するマークには様々な大きさのものがあり、これらのマークを視野内のどの位置で測定してもできる限り小さいTISとなることが望ましい。そのため図２に示すようなマークを測定光学系の視野内で動かしながら順次TISの測定を行い、視野領域でTISの変化特性を調べ、この特性を手がかりにTISが良好な位置を視野中心に持っていく調整が行われている。これにより視野の中心に対して収差を視野内でほぼ対称な分布に近づけることができるが、完全にフラットにはならず必ず傾斜成分が残る。この傾斜成分は光学調整によりある程度は改善できるが、調整によって改善できる限界があり、ある値以下に小さくすることは出来ない。この主な原因がzernike係数Z4である。TISの平坦度には装置の仕様に見合った基準が設けられるが、実施例１に示したように、３式を用いることでこの基準から装置の設計においてzernike係数Z4の変動量をいくら以下に抑えなければならないかを導出することができる。
【００５７】
今、式３において、光軸中心とマーク中心の距離ΔXとTIS以外は定数とし、ΔXとTISとの関係を示すと以下のようになる。
TIS  = （−0.0012・ΔZ・(a + b) / N.A.）・ΔX       …（５式）
となる。これはマークを視野位置で動かしていくときのTISの値、すなわちTISの変化特性を表している。この式から変化量は一次関数になり、視野の両端でもっとも大きなTIS差が出ることがわかる。そこで視野サイズをL(μm)とするとTISの平坦度ΔTIS（nm）は、６式となる。
【００５８】
ΔTIS = ｜(−0.0012・ΔZ・(a + b) / N.A.)・（−L / 2）
−（−0.0012・ΔZ・(a + b) / N.A.）・（L                         / 2）｜
= ｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A｜(nm)         …（６式）
TISの平坦度の設計仕様ΔTIS設計を満足するためには、少なくともここで求めたΔTISが設計仕様内に収まる必要があるので、ΔＺが以下の条件式を満たさなければならない。
【００５９】
｜0.0012・L・ΔZ・(a + b) / N.A.｜＜ ΔTIS設計 (nm)        …（７式）
例えばN.A. =を0.5とし、測定するマークを図2に示す形状のマークであって外側段差間の距離10μm、内側段差間の距離5μmのマークとし、視野サイズを50μmとすると、｜0.9ΔZ｜< ΔTIS設計(nm)となる。この場合、視野内のTIS平坦度の仕様を2 nmとすると、光軸から30μm離れた位置でのzernike係数Z4の変動は2mλ未満でなければならない。
【実施例３】
【００６０】
また実際の装置において任意の視野位置に測定マークを配置し、TISの測定値TIS測定を得たとする。このTIS測定は様々な要因により生じているが、この要因が主にZ４である場合にはＺ４の大きさは、３式を変形して、以下のように表せる。
【００６１】
｜ΔZ｜ = ｜−830・TIS測定 ・N.A.  / [ΔX・( a + b )]｜（mλ）    …（８式）
この式から直接測定が困難な物体位置によるzernike係数Z4の変動を推定することが可能であり、光学系の特性を評価することが出来る。８式は、TISの要因が主にZ4である場合であり、マーク全体が光軸中心からはずれる、すなわちΔX > aである場合には特に有効に用いることができる。
【実施例４】
【００６２】
上記評価方法をさらに信頼性高く行うためには、視野位置で小型の測定マークを走査して視野内でのTISの変動を調べる方法が有効である。以下にこの方法を説明する。
視野内で小型の測定マークを走査し順次TISを測定して、視野内におけるTISの変動を求める。この変動の原因が主にZ4である。次にこの変動を一次関数でフィッティングし、この関数から求めた視野両端でのTISの差をΔTIS測定とすると６式を変形し、
｜ΔZ｜ = ｜830・ΔTIS測定 ・N.A.  / [L・( a + b )]｜（mλ）  …（９式）
となる。この式を用いることにより直接測定が困難な物体位置によるzernike係数Z4の変動を推定することが可能であり、光学系の特性を評価することが出来る。
【実施例５】
【００６３】
以上の実施例２から実施例４ではzernike多項式のうち、Z4に注目して、説明したが、これらの説明は、zernike多項式の収差の項のうち、段差の向きによって検出される段差の位置のずれ方向が異なる全ての収差の項を適用できることは言うまでもない。設計時の指標として、上記特性を示す全ての収差の項を指標として用いてもよいし、また、TISのずれ量に対して影響の大きい項をいくつか選択して指標として用いてもよい。
【００６４】
実施例１で述べたように、さらに、検出される段差の位置のずれ方向が段差の向きによらない収差項についても、その収差分布が直線分布となるように設計の段階から構成することによって、更にその測定光学系のTISを小さい値に抑えることができる。
【００６５】
また、本実施形態ではbox in boxマークを例にとって説明を行ったが、使用するマークはこれにとらわれない。複数の凸ラインや凹ライン、それらの組合せ、またラインマークとboxマークとの組合せ等、少なくとも対称に配置された少なくとも２組の段差で構成されていれば形状は問わない。ただし、光学系を設計する場合や、光学系の評価を行う場合には、収差によって発生するTIS量の大きい、すなわち収差に対する感度の高いマークを用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】重ね合わせ測定装置の構成図である。
【図２】シミュレーションで使用した測定マークを示す図である。
【図３】マーク及びシミュレーションから求めた強度分布を示す図である。
【図４】フォーカス及びデフォーカス状態の光線とマークを示す図である。
【図５】デフォーカス量、N.A.と検出される段差位置のずれ量との関係を示す図である            。
【図６】シミュレーションで使用した収差の分布を示す図である。
【図７】収差分布の模式図である。
【図８】マーク位置と収差の分布を示す図である。
【図９】単位収差あたりのエッジの平均ずれ量をプロットした図である。
【図１０】上記のプロットとこれにフィットした関数を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  光源
２  コンデンサーレンズ
３  視野絞り
４  照明リレーレンズ
５  ハーフプリズム
６  第１対物レンズ
７  第２対物レンズ
８  撮像素子ＣＣＤ
９  信号処理部
１０  照明開口絞り
１１  結像開口絞り
１２  第１結像リレーレンズ
１３  第２結像リレーレンズ
１４  ＡＦ分岐ハーフプリズム
１６  ＡＦ系視野絞り
１７  結像系平行平面板
２０  被検マーク
２１  ガラスウエハ
２１  ステージ
３０  ＡＦ第1リレーレンズ
３１  瞳分割ミラー
３２  ＡＦ第2リレーレンズ
３３  シリンドリカルレンズ
３４  ＡＦセンサー
３５  ＡＦ信号処理部
３６  ステージ制御部
３７  平行平面板
４１  コレクタレンズ
４２  光源リレーレンズ
４４  ライトガイドファイバー
表１
表２
表３
【図１】
2006126078.tif 000006
【図２】
2006126078.tif 000007
【図３】
2006126078.tif 000008
【図４】
2006126078.tif 000009
【図５】
2006126078.tif 000010
【図６】
2006126078.tif 000011
【図７】
2006126078.tif 000012
【図８】
2006126078.tif 000013
【図９】
2006126078.tif 000014
【図１０】
2006126078.tif 000015