(57)【要約】【課題】迷光の影響を除去する補正を効率良く行なうことができるオートフォーカス検出装置を提供する。【解決手段】光源１から出た光によって照明されたウエハ７からの反射光を瞳面で分割する瞳分割ミラー１４と、瞳分割ミラー１４を介して反射光を結像させる結像レンズ１５と、反射光を受光するオートフォーカス用光電変換素子１６とを備えているオートフォーカス検出装置において、迷光成分を固定パタンとしてメモリ２１に記憶し、オートフォーカス用光電変換素子１６の出力に応じた補正パタンを補正パタン発生部２２で生成し、制御部２３で生成された補正パタンに基づいてオートフォーカス用光電変換素子１６の出力を補正し、フォーカス位置検出信号に対する迷光の影響を除去した。【選択図】　　　図１
2004109327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明手段によって照明された被検物からの反射光を瞳面で分割又は制限する分割・制限手段と、
前記分割・制限手段を介して前記反射光を結像させる結像手段と、
前記反射光を受光する光電変換手段と
を備えているオートフォーカス検出装置において、
迷光成分を固定パタンとして記憶する記憶手段と、
前記光電変換手段で受光された前記反射光の光量に応じた補正パタンを前記固定パタンに基いて生成する補正パタン発生手段と、
前記生成された補正パタンに基づいて前記光電変換素子の出力を補正する補正手段と
を備えていることを特徴とするオートフォーカス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はオートフォーカス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−４０３２２号公報
【０００４】
図３は従来のオートフォーカス検出装置の概念図である。
【０００５】
光源２０１から出た照明光は、コンデンサレンズ２０２によって集光され、ＡＦ用スリット２０３によってスリット状の光束になる。
【０００６】
照明光は投影レンズ２０４によって適当な照明倍率に調整され、第１のハーフミラー２０５で反射され、第１対物レンズ２０６を経てウエハホルダ２０８に保持されたウエハ２０７を照射される。
【０００７】
ウエハ２０７からの反射光は第１対物レンズ２０６、第１のハーフミラー２０５、第２のハーフミラー２０９、第２対物レンズ２１０及び結像レンズ２１１を通ってＣＣＤカメラ２１２に到り、ウエハ２０７の像がＣＣＤカメラ２１２の受光面上に結像される。
【０００８】
一方、第２のハーフミラー２０９で反射されたウエハ２０７からの反射光はオートフォーカス位置検出のために使用される。
【０００９】
すなわち、第２のハーフミラー２０９で反射された光束はリレーレンズ２１３を透過し、反射ミラー２１９で反射され、瞳位置に配置されたナイフエッジ２１４で瞳面のほぼ半分に制限された後、結像レンズ２１５、シリンドリカルレンズ２３０によって、計測方向にウエハ２０７とほぼ共役で、かつ非計測方向にほぼ瞳と共役な像がオートフォーカス用光電変換素子２１６の受光面上に形成される。
【００１０】
フォーカス位置検出部２１７はオートフォーカス用光電変換素子２１６の受光面上の像のプロファイルからフォーカス位置信号を算出する。
【００１１】
フォーカス・アクチュエータ駆動部２１８はフォーカス位置信号に基づいてウエハホルダ２０８を駆動し、フォーカス調整が行なわれる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オートフォーカス用光電変換素子２１６に入射する光には試料から反射、散乱又は放出された光以外の迷光成分が混入するため、オートフォーカスを正確に行なうことができない。オートフォーカスを正確に行なうためにはフォーカス位置信号に対する迷光の影響（輝度むら等）を除去する補正が必要である。
【００１３】
しかし、上記オートフォーカス用光電変換素子２１６はラインセンサであるため、その位置や感度を変える度に迷光成分を測定し直さなければならない。
【００１４】
そのため、迷光の影響を除去する補正を行なう作業は手間がかかり、効率が悪かった。
【００１５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は迷光の影響を除去する補正を効率良く行なうことができるオートフォーカス検出装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、照明手段によって照明された被検物からの反射光を瞳面で分割又は制限する分割・制限手段と、前記分割・制限手段を介して前記反射光を結像させる結像手段と、前記反射光を受光する光電変換手段とを備えているオートフォーカス検出装置において、迷光成分を固定パタンとして記憶する記憶手段と、前記光電変換手段で受光された前記反射光の光量に応じた補正パタンを前記固定パタンに基いて生成する補正パタン発生手段と、前記生成された補正パタンに基づいて前記光電変換素子の出力を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１はこの発明の第１実施形態に係るオートフォーカス検出装置の概念図である。
【００１９】
このオートフォーカス検出装置は、照明光を射出する光源（照明手段）１と、コンデンサレンズ２と、ＡＦ（オートフォーカス）用スリット３と、投影レンズ４と、光源１からの光をウエハ（被検物）７に向けて反射させるとともにウエハ７で反射された光を透過させる第１のハーフミラー５と、照明光をウエハ７に集光させる第１対物レンズ６と、第２のハーフミラー９と、第２対物レンズ１０と、結像レンズ１１と、２次元の光情報を電気信号に変換する固体撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２と、リレーレンズ１３と、反射光をオートフォーカス用光電変換素子（光電変換手段）１６へ導く瞳分割ミラー（分割手段）１４と、結像レンズ（結像手段）１５と、駆動制御部２０と、フォーカス位置検出部１７と、フォーカス・アクチュエータ駆動部１８とを備える。
【００２０】
ウエハ７はウエハホルダ８に保持され、フォーカス・アクチュエータ駆動部１８によって光軸方向へ移動できる。ウエハホルダ８は図示しないＸＹステージ上に配置されている。
【００２１】
なお、シリンドリカルレンズを介してオートフォーカス用光電変換素子上に結像する構成でないため、オートフォーカス用光電変換素子１６は２次元センサである。
【００２２】
駆動制御部２０は、迷光成分を固定パタンとして記憶するメモリ（記憶手段）２１と、オートフォーカス用光電変換素子１６で受光された反射光の光量に応じた補正パタンを固定パタンに基づいて生成する補正パタン発生部（補正パタン発生手段）２２と、生成された補正パタンに基づいてオートフォーカス用光電変換素子１６の出力を補正する制御部（補正手段）２３とを備えている。
【００２３】
光源１から出た照明光は、コンデンサレンズ２によって集光され、ＡＦ用スリット３によってスリット状の光束となる。
【００２４】
ＡＦ用スリット３を射出した光束は、投影レンズ４によって適当な照明倍率に調整され、第１のハーフミラー５で反射され、第１対物レンズ６を経てウエハ７に垂直に照射される。
【００２５】
ウエハ７からの反射光は第１対物レンズ６を通り、第１のハーフミラー５を透過し、第２のハーフミラー９に到る。
【００２６】
第２のハーフミラー９を透過した光は、第２対物レンズ１０、結像レンズ１１を通りＣＣＤカメラ１２に到り、ウエハ７の像がＣＣＤカメラ１２の受光面上に結像される。
【００２７】
一方、第２のハーフミラー９で反射されたウエハ７からの反射光はオートフォーカス位置検出のために使用される。
【００２８】
すなわち、第２のハーフミラー９で反射された光束はリレーレンズ１３を透過し、瞳分割ミラー１４上に光源の像が結像される。光束は瞳分割ミラー１４によって２つの光束に分割された後、結像レンズ１５を経てオートフォーカス用光電変換素子１６の受光面上に結像される。
【００２９】
駆動制御部２０はオートフォーカス用光電変換素子１６の検出信号に基づいてウエハ７の反射率ムラを平均化する。
【００３０】
次に、平均化を行う際の迷光成分の補正の手順を説明する。
【００３１】
まず、ウエハホルダ８を光路から退避させる（ウエハホルダ８側から反射、散乱又は放出される光がない状態にする）。
【００３２】
次に、ウエハホルダ８を光路から退避させた状態におけるオートフォーカス用光電変換素子１６の出力を固定パターンとしてメモリ２１に記憶する。すなわち、迷光成分を固定パターンとしてメモリ２１に記憶する。
【００３３】
その後、ウエハホルダ８を元の位置に戻す。
【００３４】
次に、ウエハホルダ８にウエハ７を載置する。
【００３５】
その後、メモリ２１から補正パタン発生部２２へ固定パタンを読み出し、この固定パターンに基づいてオートフォーカス用光電変換素子１６の出力に応じた補正パタンを生成する。
【００３６】
このとき、迷光の強度が大きすぎると補正パタンを生成できない場合があるため、オートフォーカス用光電変換素子１６の受光領域内の迷光成分の少ない領域を用いる。
【００３７】
次に、制御部２３は生成された補正パタンを用いて、オートフォーカス用光電変換素子１６の出力を補正する。
【００３８】
その後、補正されたオートフォーカス用光電変換素子１６の出力に基いたプロファイルによってフォーカス位置検出部１７はフォーカス位置信号を出力する。
【００３９】
このとき、ウエハ７の傾き等によって反射像が動いても適切な範囲の適切な補正パタンで補正した像を用いてフォーカス位置信号を得ることができる。
【００４０】
最後に、フォーカス位置検出信号に基づいてフォーカス・アクチュエータ駆動部１８はウエハホルダ８を駆動し、フォーカス調整が行なわれる。
【００４１】
この第１実施形態によれば、迷光の影響を除去する補正を効率良く行なうことができる。
【００４２】
図２はこの発明の第２実施形態に係るオートフォーカス検出装置の概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
このオートフォーカス検出装置は、照明光を射出する光源１と、コンデンサレンズ２と、ＡＦ用スリット３と、投影レンズ４と、光源１からの光をウエハ７に向けて反射させるとともにウエハ７で反射された光を透過させる第１のハーフミラー５と、照明光をウエハ７に集光させる第１対物レンズ６と、第２のハーフミラー９と、第２対物レンズ１０と、結像レンズ１１と、ＣＣＤカメラ１２と、リレーレンズ１３と、反射光をオートフォーカス用光電変換素子（光電変換手段）１６へ導くミラー１１９と、ほぼ瞳位置に配置され、反射光を制限するナイフエッジ（制限手段）１１４と、結像レンズ（結像手段）１５と、駆動制御部２０と、フォーカス位置検出部１７と、フォーカス・アクチュエータ駆動部１８とを備える。
【００４４】
光源１から出た照明光は、コンデンサレンズ２により集光され、ＡＦ用スリット３によってスリット状の光束とされる。
【００４５】
ＡＦ用スリット３を射出した光束は、投影レンズ４によって適当な照明倍率に調整され、第１のハーフミラー５で反射され、第１対物レンズ６を経てウエハ７を垂直に照射される。
【００４６】
ウエハ７からの反射光は第１対物レンズ６を通り、第１のハーフミラー５を透過し、第２のハーフミラー９に到る。
【００４７】
第２のハーフミラーを透過した光束は、第２対物レンズ１０、結像レンズ１１を通りＣＣＤカメラ１２に到り、ウエハ７の像がＣＣＤカメラ１２の受光面上に結像される。
【００４８】
一方、第２のハーフミラー９で反射されたウエハ７からの反射光はオートフォーカス位置検出のために使用される。
【００４９】
すなわち、第２のハーフミラー９で反射された光束はリレーレンズ１３を透過し、反射ミラー１１９で反射され、ナイフエッジで反射光を制限された後、結像レンズ１５を経てオートフォーカス用光電変換素子１６の受光面上に結像される。
【００５０】
駆動制御部２０はオートフォーカス用光電変換素子１６の検出信号に基づいてウエハ７の反射率ムラを平均化する。
【００５１】
その後、第１実施形態と同様の手順で迷光成分の補正が行なわれ、フォーカス位置検出部１７からプロファイルに基いたフォーカス位置信号が出力され、フォーカス位置検出信号に基づいてフォーカス・アクチュエータ駆動部１８はウエハホルダ８を駆動し、フォーカス調整が行なわれる。
【００５２】
この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５３】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、迷光の影響を除去する補正を効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係るオートフォーカス検出装置の概念図である。
【図２】図２はこの発明の第２実施形態に係るオートフォーカス検出装置の概念図である。
【図３】図３は従来のオートフォーカス検出装置の概念図である。
【符号の説明】
１　光源（照明手段）
７　ウエハ（被検物）
１４　瞳分割ミラー（分割手段）
１５　結像レンズ（結像手段）
１６　オートフォーカス用光電変換素子（光電変換手段）
２１　メモリ（記憶手段）
２２　補正パタン発生部（補正パタン発生手段）
２３　制御部（補正手段）
１１４　ナイフエッジ（制限手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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