JP2000174102A - 試料台およびこれを用いた基板評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペリクル枠などが貼られていても複数のサイ
ズの基板を任意の方向で高精度に保持することが可能な
試料台を提供する。 【解決手段】 基台２と、基台２に固定された固定支持
部３と、基台２に設けられた駆動手段６により移動可能
な可動支持部４とを有し、可動支持部４を移動させるこ
とにより複数種の大きさの被保持基板を保持することが
可能な試料台であって、固定支持部３および可動支持部
４には、前記被保持基板の１辺の両端近傍で接触保持す
ることが可能な保持部対７ａ、７ｂ〜１０ａ、１０ｂ及
び１７ａ、１７ｂ〜２０ａ、２０ｂが複数形成されてい
ることを特徴とする試料台。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
マスク基板等の製造装置や検査・評価装置等に用いられ
る試料台、およびこれを用いた基板評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩなどの半導体装置の集積度
はますます高くなってきており、そのパターンの線幅は
１μm 以下と非常に微細なものとなってきている。これ
に伴い、このような高集積度の半導体装置の製造あるい
は検査に用いられる試料台には非常に高い精度が要求さ
れてきている。

【０００３】特に、マスクの検査などを行う検査装置で
は、試料台の中でも直接マスクなどの基板を接触保持す
る部分の精度が求められるが、マスクなどの基板のサイ
ズは１種類ではなく、その用途などにより数種類の大き
さの基板が存在するので、どのサイズの基板でも高精度
にマスクを保持する必要がある。

【０００４】また、近年マスクなどの基板には、パター
ンが形成されている表面にゴミなどのパーティクルが付
着するのを防ぐためにペリクルを貼り付けたものが使用
されてきており、そのペリクルを保持するペリクル枠が
基板の表面に貼り付けられたものが多くなってきてい
る。このため、基板を保持する試料台部分には、さらに
いろいろな形状の基板に対応可能なことが求められてき
ている。

【０００５】さらに、基板に形成されたパターンはその
描画方法の制限からデータ的には一方向に帯状に分割さ
れており、基板を検査する際にはそのデータの分割方向
に対して一意な方向に試料台を移動させる必要がある。
そのため、たとえ正方形の基板でも検査装置に搭載する
場合には、その基板の方向を考慮する必要がある。

【０００６】以上により、先に述べたペリクル枠と基板
に形成されたパターンの分割方向も考慮すると、基板の
検査、測定などの評価を行う基板評価装置の試料台に
は、ペリクル枠などが貼り付けられた状態でも、基板の
方向にかかわらず高精度に保持することが求められる。

【０００７】従来の基板評価装置では、これまで各サイ
ズに応じてカセットと呼ばれる専用の基板保持部を用意
し、そのカセットを交換することによって基板のサイズ
に対応したり、基板を保持する部分を移動させることに
より異なるサイズに対応したりしていた。

【０００８】しかし、ペリクル枠が貼り付けられた基板
も考慮すると、カセットを用いる方法ではペリクル枠の
形状によりさらにカセットの種類が増加したり、データ
の分割方向によっては基板を正しく保持できない場合も
生じ、さらに複数のカセットを全て高精度に製作しなけ
ればならず、高価になるという問題がある。

【０００９】また、基板に接触する部分を移動させるこ
とにより基板のサイズに対応する方法では、やはりペリ
クル枠を貼り付けた基板の場合には保持方向が制限され
る場合が多く、全てを満たすには機構が複雑となり、基
板を高精度に保持することは困難である。

【００１０】一方、マスクなどの基板を検査あるいは測
定する基板評価装置の試料台に搭載する場合には、基板
を一定の姿勢、位置となるように搭載することは困難で
あり、また基板の寸法のばらつきなどもあり、基板を試
料台に搭載した後に回転テーブルなどで基板を微妙に回
転させる必要がある。

【００１１】この回転テーブルなどを有する基板評価装
置では、一般に基板に形成された少なくとも２つのマー
クを光学的に検出して、その位置を計測し、基板に形成
されたパターンの回転成分を算出する。そしてその回転
成分を補正するために、回転テーブルなどを回転させ
て、基板上のパターンの回転位置を微調整する。

【００１２】このような回転テーブルでは回転中心を回
転テーブルの中心付近に設定するか、テーブルの外側に
設定して直動機構などで回転させるのが一般的である。
回転中心を回転テーブルの中心付近に設定した場合に
は、試料台に搭載される基板が常に回転テーブルの中心
付近に搭載される場合にはいいが、回転テーブル上にサ
イズの異なる基板がオフセットして搭載される場合に
は、基板の中心と回転テーブルの中心間の位置関係がサ
イズにより大幅に異なるため、同じ角度だけ微調整する
場合でも微調整した場合の基板の平行移動量が変化して
しまう。このため、各サイズ毎に回転角度を検出するマ
ークの位置を計算して、次回の回転調整時のマーク測定
位置を変更する必要がある。

【００１３】また、同様に回転中心を回転テーブルの外
側に設定した場合においても回転位置調整後のマーク位
置の平行移動分の補正が必要であり、回転調整の処理が
複雑化してしまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、試料台
に基板を搭載しその基板の表面に形成されたパターンな
どを計測したり、検査したりする基板評価装置などの試
料台では、ペリクル枠などが貼り付けられた複数サイズ
基板を任意の方向で保持しようとすると、カセットの種
類が増加し、コストアップの問題や、基板を保持する部
分の機構が複雑化し高精度に基板を保持できないという
問題が生じていた。

【００１５】また、試料台に搭載する基板の回転位置を
微調整する回転テーブルを有する試料台において、回転
中心が回転テーブルの中心付近あるいは回転テーブルの
外側に設定されている試料台では、回転調整を行った時
の基板の位置検出マークの回転成分以外の変位量が多く
なり、調整後のマーク位置の測定の際のマーク位置の補
正が必要となり、処理が複雑となるという問題点があっ
た。

【００１６】以上の問題を鑑みて、本発明は、ペリクル
枠などが貼られていても複数のサイズの基板を任意の方
向で高精度に保持することが可能な試料台を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】また、本発明は基板の回転調整を行なって
もマークの回転成分以外の変位量が小さくマークの位置
補正が必要とならない試料台を提供することを目的とす
る。また、基板の表面に形成されたパターンなどの評価
を行なう基板評価装置において、複数サイズの基板をペ
リクル等の有無等に関わらず任意の方向で支持すること
ができ、また搭載された基板の回転位置調整の際にマー
ク位置の補正など複雑な処理を必要としない基板評価装
置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明（請求項１）は、基台と、前記基台に設けら
れた支持部と、前記基台に設けられ、前記支持部を移動
操作する駆動手段とを有し、前記駆動手段により前記支
持部を移動操作することによって複数種の大きさの被保
持基板を保持することが可能な試料台であって、前記支
持部には、被保持基板の１辺の両端近傍で接触保持する
ことが可能な保持部対が複数形成されていることを特徴
とする試料台を提供する。

【００１９】また、本発明（請求項２）は、基台と、前
記基台に固定された固定支持部と、前記基台に設けられ
た駆動手段により移動可能な可動支持部とを有し、前記
可動支持部を移動させることにより複数種の大きさの被
保持基板を保持することが可能な試料台であって、前記
固定支持部および前記可動支持部には、前記被保持基板
の１辺の両端近傍で接触保持することが可能な保持部対
が複数形成されていることを特徴とする試料台を提供す
る。

【００２０】また、本発明（請求項８）は、基台と、前
記基台に設けられた回転駆動手段により回転変位可能な
回転テーブルと、前記回転テーブルに固定された固定支
持部と、前記回転テーブルに設けられた直線駆動手段に
より直線変位可能な可動支持部とを有し、前記固定支持
部に形成された保持部対と前記可動支持部に形成された
保持部対とにより複数種の大きさの被保持基板を保持
し、回転させることが可能な試料台であって、前記回転
テーブルの回転中心は、前記固定支持部に形成された保
持部対の中点近傍にあることを特徴とする試料台を提供
する。

【００２１】さらにまた、本発明（請求項９）は、基台
と、前記基台に設けられた回転駆動手段により回転変位
可能な回転テーブルと、前記回転テーブルに固定された
固定支持部と、前記回転テーブルに設けられた直線駆動
手段により直線変位可能な可動支持部とを有し、前記固
定支持部に形成された保持部対と前記可動支持部に形成
された保持部対とにより複数種の大きさの被保持基板を
保持し、回転させることが可能な試料台であって、前記
回転テーブルの回転中心は、前記被保持基板の１辺の中
点近傍にあることを特徴とする試料台を提供する。

【００２２】また、本発明（請求項１２）は、基台と、
前記基台に設けられた回転駆動手段により回転変位可能
な回転テーブルと、前記回転テーブルに設けられた支持
部と、前記回転テーブルに設けられ、前記支持部を移動
操作する駆動手段とを有し、前記駆動手段により前記支
持部を移動操作することによって複数種の大きさの被保
持基板を保持することが可能であり、前記回転駆動手段
によって前記回転テーブル及び前記被保持基板を回転さ
せることが可能な試料台であって、前記支持部には、前
記被保持基板の１辺の両端近傍で接触保持することが可
能な保持部対が複数形成されており、前記回転テーブル
の回転中心は、前記支持部に形成された前記保持部対の
中点近傍にあることを特徴とする試料台を提供する。

【００２３】さらにまた、本発明（請求項１３）は、基
台と、前記基台に設けられた回転駆動手段により回転変
位可能な回転テーブルと、前記回転テーブルに固着され
た固定支持部と、前記回転テーブルに設けられた直線駆
動手段により直線変位可能な可動支持部とを有し、前記
固定支持部に形成された保持部対と前記可動支持部に形
成された保持部対とにより複数種の大きさの被保持基板
を保持し、回転させることが可能な試料台であって、前
記保持部対は前記固定支持部及び可動支持部に複数形成
されており、前記被保持基板の１辺の両端近傍で接触保
持することが可能であり、かつ前記回転テーブルの回転
中心は、前記固定支持部に形成された保持部対の中点近
傍にあることを特徴とする試料台を提供する。

【００２４】また、本発明（請求項１４）は、基板を搭
載可能な試料台と、前記試料台を移動させる駆動手段
と、前記試料台に搭載された基板を観察する光学系と、
前記光学系により得られた画像を処理する画像処理手段
とを有し、前記基板の評価を行う基板評価装置であっ
て、前記試料台は、基台と、前記基台に設けられた支持
部と、前記基台に設けられ、前記支持部を移動操作する
駆動手段とを有し、前記駆動手段により前記支持部を移
動操作することによって複数種の大きさの被保持基板を
保持することが可能であり、かつ前記支持部には、被保
持基板の１辺の両端近傍で接触保持することが可能な保
持部対が複数形成されていることを特徴とする基板評価
装置を提供する。

【００２５】また、本発明（請求項１５）は、基板を搭
載可能な試料台と、前記試料台を移動させる駆動手段
と、前記試料台に搭載された基板を観察する光学系と、
前記光学系により得られた画像を処理する画像処理手段
とを有し、前記基板の評価を行う基板評価装置であっ
て、前記試料台は、基台と、前記基台に設けられた回転
駆動手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記回
転テーブルに固定された固定支持部と、前記回転テーブ
ルに設けられた直線駆動手段により直線変位可能な可動
支持部とを有し、前記固定支持部に形成された保持部対
と前記可動支持部に形成された保持部対とにより複数種
の大きさの被保持基板を保持し、回転させることが可能
であり、かつ前記回転テーブルの回転中心は、前記固定
支持部に形成された保持部対の中点近傍にあることを特
徴とする基板評価装置を提供する。

【００２６】さらにまた、本発明（請求項１６）は、基
板を搭載可能な試料台と、前記試料台を移動させる駆動
手段と、前記試料台に搭載された基板を観察する光学系
と、前記光学系により得られた画像を処理する画像処理
手段とを有し、前記基板の評価を行う基板評価装置であ
って、前記試料台は、基台と、前記基台に設けられた回
転駆動手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記
回転テーブルに設けられた支持部と、前記回転テーブル
に設けられ、前記支持部を移動操作する駆動手段とを有
し、前記駆動手段により前記支持部を移動操作すること
によって複数種の大きさの被保持基板を保持することが
可能であり、前記回転駆動手段によって前記回転テーブ
ル及び前記被保持基板を回転させることが可能であり、
前記支持部には、前記被保持基板の１辺の両端近傍で接
触保持することが可能な保持部対が複数形成されてお
り、かつ前記回転テーブルの回転中心は、前記支持部に
形成された前記保持部対の中点近傍にあることを特徴と
する基板評価装置を提供する。

【００２７】以上述べた本発明（請求項１、２、１２、
１３、１４、１６）において、以下の構成を具備するこ
とが望ましい。 （１）前記複数の保持部対は、当該複数の保持部対のう
ちいずれかを使用して基板を保持した時に他の保持部対
が前記基板に接触することが無い位置に形成されている
こと。

【００２８】（２）前記複数の保持部対の少なくとも一
つに対応して、前記被保持基板を吸着する吸着手段が設
けられていること。 （３）前記基台には前記可動支持部を案内する案内手段
が設けられていること。

【００２９】（４）前記複数の保持部対は階段状に設け
られていること。 （５）前記被保持基板は四角形であり、前記複数の保持
部対は当該被保持基板を四角形の４隅で接触保持するこ
と。

【００３０】また、本発明（請求項８、９、１２、１
３、１５、１６）において、以下の構成を具備すること
が望ましい。 （１）前記基台には前記回転テーブルを案内する回転案
内手段が設けられていること。 （２）前記基台には前記可動支持部を案内する直線案内
手段が設けられていること。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る試料台を示す平面図である。まず始めに、図１を用い
て本発明の試料台の構成について説明する。

【００３２】この試料台１はセラミクスなどの機械精度
を高め易い材質で作られたベースとなる基台２と、この
基台２に固定された固定支持部３、基台２に設置された
リニアガイドなどの案内手段５、同じく基台に設けられ
たボールネジ機構などの駆動手段６、この駆動手段６と
案内手段５に接続され、所定方向４ａに移動可能な可動
支持部４から構成されており、図示していないマスク基
板などの試料の４隅近傍を固定支持部３、可動支持部４
を用いて保持するものである。

【００３３】固定支持部３は固定部材１３と保持部材１
１ａ、１１ｂから構成され、保持部材１１ａ、１１ｂに
は、図示していない複数種類の大きさの試料の４隅の内
２点を保持することが可能な保持部対７ａおよび７ｂ、
８ａおよび８ｂ、９ａおよび９ｂ、１０ａおよび１０ｂ
が階段状に形成されている。

【００３４】同様に可動支持部４は可動部材１４と保持
部材１２ａ、１２ｂから構成され、保持部材１２ａ、１
２ｂには、試料の４隅の内残り２点を保持することが可
能な保持部材１７ａおよび１７ｂ、１８ａおよび１８
ｂ、１９ａおよび１９ｂ、２０ａおよび２０ｂが階段状
に形成されている。

【００３５】なお、本実施形態では保持部材１１ａ、１
１ｂおよび１２ａ、１２ｂは分割されて独立の部材とな
っているが、それぞれを接続した単一の部材で保持部材
を構成しても本発明の効果には影響を与えないことを予
め明記しておく。

【００３６】さて、この可動支持部４は案内手段５によ
りガイドされ、駆動手段６により保持する試料の大きさ
に応じて上記保持部対が試料の４隅部分に接触する位置
に位置決めされる。ここで、試料を高精度に保持するた
めには、可動支持部３の保持部対と可動支持部４の保持
部対の高さが高精度に一致していることが必要である。

【００３７】このため、可動支持部４の可動部材１４裏
面の基台２に対向する面には、図示していない空気静圧
軸受を構成するノズルと真空チャックを構成する溝部を
形成しておくことが望ましい。これにより、可動支持部
４の移動中は空気静圧軸受を動作させて、非接触状態で
移動可能となるので、移動に伴うダストの発生を避ける
ことが可能となる。また、基台２の上面の平面度などの
精度を高くしておくことにより、可動支持部４は移動終
了後は基台２に真空吸着し、可動支持部４の高さをを高
精度に保持することが可能となる。

【００３８】次に、マスク基板などの試料および従来例
の試料台等の図面を用いて、本発明の試料台の動作等を
詳しく説明する。図２（ａ）は半導体装置製造に使用さ
れるマスク基板を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）
に示したマスク基板の側面図である。

【００３９】マスク基板２５は石英ガラスなどで製作さ
れており、その中央部にはステッパなどで転写されるパ
ターン２２が描画形成されている。また周辺部にはステ
ッパでアライメントに使用するマーク２３ａ、２３ｂ、
パターン２２の欠陥検査時のアライメント時に使用する
マーク２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄなどが描画形成
されている。

【００４０】さて、近年の微細化に伴い、マスク基板２
５上のパーティクルが半導体装置の製作歩留まりに影響
するようになっているため、マスク基板２５のパターン
２２が描画されている面を保護し、パターン２２上にパ
ーティクルを付着させないようにペリクル２１が貼り付
けられるようになっている。ペリクル２１はアルミの枠
に透明な膜を貼ったものであり、図２（ｂ）に示すよう
に、ある程度の高さと、図２（ａ）に示すような大きさ
を有するものである。

【００４１】図３は従来例の試料台にマスク基板などの
試料を保持した状態を示す平面図である。３２は試料
台、３３は固定支持部、３４は可動支持部、３７は駆動
手段、３８は案内手段である。

【００４２】図３（ａ）では、ペリクル４１ａを貼り付
けた大形のマスク基板４０ａを保持しており、固定支持
部３３に接続された単一の保持部対３５ａ、３５ｂと可
動支持部３４に接続された単一の保持部対３６ａ、３６
ｂでマスクを保持している。一方、小型のマスク基板を
保持する場合は図３（ｂ）に示すように、可動支持部３
４を駆動手段３７で移動させて、固定支持部３４の保持
部対３５ａ、３５ｂおよび可動支持部３４の保持部対３
６ａ、３６ｂでマスク基板４０ｂを保持している。

【００４３】このような試料台３２では、保持部対３５
ａ、３５ｂおよび３６ａ、３６ｂがペリクル４１ａ、４
１ｂの枠部分に接触するため、ペリクル４１ａ、４１ｂ
が図中の向きになるようにしかマスク基板４０ａ、４０
ｂを保持することができない。

【００４４】ところが、マスク基板上のパターン領域形
状やマーク位置とパターンデータのストライプ分割方向
によっては、図３に示したペリクルの向きとは９０度回
転した状態でないと正常にマスク基板の検査、評価が行
えない場合が生じてしまう。この場合、このような試料
台においては基板のデータを作り直して、ペリクルの向
きとパターンデータの向きを合わせることが必要となっ
てしまう。

【００４５】また、図３に示したような試料台では、保
持部対３５ａ、３５ｂおよび３６ａ、３６ｂの周辺領域
では保持部対自体が障害となるために、この周辺領域に
おいて検査・評価等が不可能となってしまう領域が存在
する。特に、各種ステッパ用のアライメントマーク、バ
ーコード、ＩＤなどのパターンが検査、評価不可能とな
ってしまう場合がある。

【００４６】そこで、図１に示した本発明の試料台１で
は、固定支持部と可動支持部の構造を以下の通り工夫
し、これにより上記問題点を解決することが可能となっ
た。図４（ａ）は図１に示した試料台１の固定支持部３
の構造の詳細を示した平面図である。また、図４（ｂ）
は図４（ａ）中のＡ−Ａ´断面を示す断面図である。

【００４７】基台２に固定された固定支持部３の固定部
材１３に保持部材１１ａ、１１ｂが図４（ｂ）に示すよ
うに接続されている。なお、この保持部材は先にも記し
たが、単一部材で構成してもよい。

【００４８】そして、この保持部材１１ａ、１１ｂには
マスク基板などの試料を接触保持する２つの部分からな
る保持部対７ａ、７ｂおよび８ａ、８ｂおよび９ａ、９
ｂおよび１０ａ、１０ｂが一定の間隔、一定のオフセッ
トとなるように形成されている。各々の保持部対の間隔
は、その保持部対で保持する試料の大きさで定まり、各
保持部対ごとのオフセットは、特定の保持部対を使用し
て試料を保持した時に、他の保持部に試料が接触しない
ような値とする。これは、複数の保持部対が試料に接触
して、試料の保持精度が悪化するのを避けるためであ
る。

【００４９】具体的には図４（ａ）において、試料とな
るマスク基板４２の角部近傍を保持部対９ａ、９ｂで保
持する場合、保持部対９ａ、９ｂの間隔はマスク基板４
２の大きさにより、安定してマスク基板を保持できる距
離とし、隣接する保持部対８ａ、８ｂとのオフセット量
は、保持部対９ａ、９ｂでマスク基板４２を保持した場
合にマスク基板４２と保持部対８ａ、８ｂが接触しない
位置となるようにする。

【００５０】また、各保持部対での試料の保持を確実に
するため、各保持部対に真空チャックなどの吸着手段４
７ａ、４７ｂおよび４８ａ、４８ｂおよび４９ａ、４９
ｂおよび５０ａ、５０ｂを形成し、各々の真空系統４
３、４４、４５、４６を独立に制御可能とすることによ
り、保持するマスク基板などの試料を４隅近傍で確実に
保持することが可能となる。

【００５１】なお、この際の真空系統の経路については
図４（ｂ）に示したごとく配管を行えばよい。可動支持
部４の構造についても以上の固定支持部の構造とほぼ同
様の構造とすることにより、マスク基板などの試料を４
隅近傍で確実に保持し、ひいてはマスク基板にペリクル
が貼り付けられていても、ペリクルの向きに関らず保持
することが可能となる。また、どの大きさの試料でも４
隅近傍で保持するので、各種マークが存在する可能性が
あるそれ以外の部分に検査、評価が不可能な部分が生ず
ることがない。

【００５２】以上、図１に示した本発明の試料台につい
て説明したが、図１に示した試料台１では固定支持部３
および可動支持部４の保持部対は４対としているが、こ
れはこの試料台で保持する試料の大きさの種類で定まる
ものであり、４対に制限されることはない。

【００５３】また、各保持部対の形状については図１で
は角型形状とし、オフセットを設けるため階段状として
いるが、この形状は角型形状に制限されるものではな
く、角部を切り取った形状とすることも可能である。

【００５４】さらに、各保持部対に形成する吸着手段は
真空チャックだけでなく、静電チャックとすることが可
能であり、この場合は真空系統の代わりに静電チャック
用の信号線を各保持部対ごとに独立に配線すればよい。

【００５５】図５は図１の試料台によって各種の試料を
保持した場合の試料台の状態を示す説明図である。図５
（ａ）では、図１に示した試料台に最大の正方形試料を
搭載した場合の状態を示している。この場合は保持部対
１０ａ、１０ｂおよび２０ａ、２０ｂを用い、可動支持
部４を駆動手段６により、所定位置６６ａに位置決めす
ることにより、試料６０ａを４隅近傍で保持している。

【００５６】図５（ｂ）では、図１に示した試料台に最
小の正方形試料を搭載した場合の状態を示している。こ
の場合は保持部対７ａ、７ｂおよび１７ａ、１７ｂを用
い、可動支持部４を駆動手段６により、所定位置６６ｂ
に位置決めすることにより、試料６０ｂを４隅近傍で保
持している。

【００５７】図５（ｃ）では、図１に示した試料台にペ
リクル付き最大正方形試料を搭載した場合の状態を示し
ている。この場合は保持部対１０ａ、１０ｂおよび２０
ａ、２０ｂを用い、可動支持部４を駆動手段６により、
所定位置６６ｃに位置決めすることにより、ペリクル６
１ｃが貼り付けられた試料６０ｃを４隅近傍で保持して
いる。各保持部対にペリクル６１ｃの枠部分が接触する
ことがなく、ペリクル６１ｃがあっても問題なく試料６
０ｃが保持できることがわかる。

【００５８】図５（ｄ）では、図５（ｃ）に示したペリ
クル付き最大正方形試料を９０°回転した状態で搭載し
た場合における図１の試料台の状態を示している。この
場合も図５（ｃ）に示した場合と同様に、保持部対にペ
リクル６１ｄの枠等が接触することがなく、試料６０ｄ
上に貼り付けられたペリクル６１ｄの向きに関らず、本
発明の試料台では試料を確実に保持できることがわか
る。

【００５９】図５（ｅ）では、試料が正方形ではなく長
方形の場合における図１の試料台の状態を示している。
この場合は使用する保持部対は最大の大きさの正方形試
料を保持する保持部対１０ａ、１０ｂおよび２０ａ、２
０ｂであるが、可動支持部４の位置は短辺に合わせた位
置６６ｅとすることにより、問題なくこの試料６０ｅを
保持できる。この場合長方形の長辺と短辺の長さは一定
の制限が必要となるが、半導体装置製造に使用されるマ
スク基板などの試料では、各辺の長さはほぼ１インチ単
位となっており問題ない。

【００６０】図５（ｆ）では、図５（ｅ）に示した長方
形の試料を９０°回転させて搭載した状態で搭載した場
合における図１の試料台の状態を示している。この場合
には、最小の正方形マスクの保持に使用する保持部対７
ａ、７ｂおよび１７ａ、１７ｂを使用し、試料６０ｆの
長辺に応じた位置６６ｆに可動支持部４を位置決めする
ことにより問題なく試料を保持できる。

【００６１】（第２の実施形態）図６は本発明の第２の
実施形態にかかる試料台を示す平面図である。図６に示
した試料台７０は、マスク基板などの試料８１を保持す
るとともにその回転角度を調整する機能を有した試料台
である。

【００６２】まず、この試料台７０の構成を説明する。
この試料台７０は大きく分けて、回転テーブルと試料保
持部に分かれている。まず、回転テーブル部分は、ベー
スとなる基台７１と、その上面に回転案内手段であるロ
ーラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄで回転可能に案内
された回転テーブル７２と、基台７１に固定され、回転
駆動部材８６を変位させ回転テーブル７２を回転させる
リニアアクチュエータ８５により構成されている。この
回転テーブル７２の裏面には、基台７１と対向する面に
図示していない静圧空気軸受けあるいは固体潤滑軸受け
が形成されており、基台７１に対して滑らかに回転変位
可能となっている。また、回転テーブル７２の位置決
め、固定を確実に行うには回転テーブル７２の裏面に真
空チャック、静電チャックなどの吸着手段を形成し、回
転変位終了後はこれらの手段により回転テーブル７２を
基台７１に確実に固定するとよい。

【００６３】回転テーブル７２の回転は、基台７１に固
定されているリニアアクチュエータなどの駆動機構８５
により回転テーブル７２に接続された駆動部材８６を円
周方向に変位させることにより行う。

【００６４】この時の回転テーブル７２の回転案内は、
回転テーブル７２の４隅付近に設けられた円弧部分８０
ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと各々に接触しガイドとな
るローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄにより行わ
れ、その回転中心８３は回転テーブル７２の中心付近で
はなく中心からオフセットした位置となるように設定さ
れている。

【００６５】ここで、ガイドとなるローラ８２ａ、８２
ｂ、８２ｃ、８２ｄの内少なくとも２個は、回転テーブ
ル７２の４隅部分のガイド面の製作誤差、ローラの取付
け位置誤差を吸収できるようにばね等で回転テーブル７
２側に常に接触するようにしておくのが好ましい。

【００６６】また、リニアアクチュエータなどの駆動機
構８５と駆動部材８６の接触部分は硬度の高い材料を使
用して、かつバネ等で常に接触が保たれるようにするこ
とが望ましい。

【００６７】さて、この回転テーブル７２上には、先に
図１で説明したような保持機構が搭載されている。固定
支持部７３は回転テーブル７２に固定されておりこの固
定支持部７３には保持部対７７ａ、７７ｂが形成されて
おり試料を保持可能となっている。また、可動支持部７
４も同様に保持部対８７ａ、８７ｂを有し、回転テーブ
ル７２上に固定されたリニアガイドなどの直線案内手段
７５にガイドされ、同様に回転テーブルに固定されたボ
ールネジとモータなどの直線駆動手段７６によって駆動
可能となっている。したがって、可動支持部７４の位置
を調節することにより複数の大きさの試料を保持するこ
とが可能である。

【００６８】なお、本実施形態においては、保持部対が
単一の場合でも本発明の効果は影響を受けず、また従来
の図３に示すような保持機構を用いてもよい。図６に示
した試料台７０の最大の特徴は、回転テーブル７２の回
転中心８３が基台７１の中心近傍あるいは回転テーブル
７２の中心近傍といった一般的に採用される位置ではな
く、その上に搭載された試料保持手段の固定支持部７３
に形成された保持部対７７ａ、７７ｂの中点付近となる
ように設計されていることである。以下、その作用を図
面等を用いて説明する。

【００６９】図７は図６に示した試料台７０の回転テー
ブル部分７２と試料８１を示した摸式図である。回転中
心８３を図７に示した位置とするには、回転テーブル７
２の４隅部分の円弧部分８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０
ｄの円弧の中心をテーブルの回転中心８３になるように
各円弧部分８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを設定す
る。この時、各半径８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄは
異なっていても問題ない。

【００７０】回転テーブル７２の駆動は、図７に示した
ように回転中心８３を通る直線８９に接続された駆動部
材８６を回転中心８３の円周方向に変位させることによ
り滑らかに回転変位させることが可能である。

【００７１】さて、このような試料の回転を必要とする
のは、保持したマスク基板などの試料８１上のマーク８
４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄなどの位置を検出し、そ
の角度ずれを補正する場合である。この場合、これらの
内特定の２つの位置を測定すれば回転角度が算出でき、
補正が可能である。

【００７２】図６の場合においては、４つのマークの
内、８４ａ、８４ｂを用いることにより容易に試料８１
の回転角度を補正することが可能となる。この原理を図
８を用いて説明する。

【００７３】図８は図６に示した試料台７０の回転テー
ブル７２が回転した場合の試料８１の動きを示した模式
図である。図６に示した試料台に搭載した試料８１をあ
る回転角９０だけ回転させた場合の試料が試料９１であ
る。この場合、試料８１上のマーク８４ａ、８４ｂ、８
４ｃ、８４ｄはそれぞれマーク９４ａ、９４ｂ、９４
ｃ、９４ｄの位置に移動する。またこの時、図６、図７
に示した回転中心８３を通る直線８９は直線９９とな
る。

【００７４】図８から明らかなように、マーク８４ａ、
８４ｂの移動量はマーク８４ｃ、８４ｄに比べて大幅に
少なくすることが可能である。これにより試料８１の回
転調整後における試料９１の姿勢の角度を再び確認する
場合には、マーク検出時にステージ等を大きく動かす必
要が無くなり試料の角度回転調整が容易となる。

【００７５】理想的には、回転中心９３は回転角検出に
使用するマーク８４ａ、８４ｂの中点であることが望ま
しい。しかしながら、試料によりマーク位置が異なる場
合があり、中心位置の設定は、図６に示した試料台７０
の固定支持部７３に形成された保持部対７７ａ、７７ｂ
の中点近傍とすることにより、ほぼマーク８４ａ、８４
ｂの中点に回転中心８３を設定したのと同様な効果を得
ることができる。

【００７６】なお、固定支持部７３に複数の保持部対が
形成されている場合には、各保持部対の中点位置の平均
位置あるいは、最も使用頻度の高い保持部対の中点近傍
に回転中心８３を設定することが好ましい。

【００７７】（第３の実施形態）図９は本発明の第３の
実施形態にかかる基板評価装置を示す平面図である。本
実施形態の基板評価装置は上記第２の実施形態の試料台
を用いたものである。

【００７８】図９に示した基板評価装置１００は、石定
盤などのベース１０１上に駆動系１０８、１０９により
２次元的に移動可能（Ｘ方向１３２、Ｙ方向１３３）な
ＸＹステージ１０７、このＸＹステージ１０７上に設置
された試料台１１０、試料台１１０上に保持されたマス
ク基板１３１の表面の状態を観察する光学系１３０、お
よび図示されていない制御装置から構成される。

【００７９】実際の評価は試料台１１０上の基板１３１
をＸＹステージ１０７を用いて走査し、基板１３１表面
の画像を光学系１３１で取り込み、その画像を図示して
いない制御装置で解析して基板の良否を評価する。

【００８０】試料台１１０上にはその位置を正確に測定
するためのレーザミラー１０５、１０６が設置されてお
り、ベース１０１に固定されたレーザ干渉計１０３、１
０４およびレーザ干渉計制御装置１０２によって正確な
位置が計測される。

【００８１】また、この試料台１１０は先に図６を用い
て説明した試料台７０と同じ機能を有したものであり、
さらにその回転テーブル１１２上には図１を用いて説明
した試料台１と同じ機能を有したものが構成されてい
る。

【００８２】なお、図９に示すように、回転テーブル１
１２上の固定支持部１１３がレーザミラー１０６側にな
るように設置し、さらに固定支持部１１３側に位置決め
の基準を設けることにより、一層の高精度な基板の保持
が可能となる。

【００８３】したがって、このような構成の基板評価装
置１００では、先に図６を用いて説明したように、基板
１３１の回転角調整が容易となり、ひいては基板の高精
度な評価が可能である。さらに、図１を用いて説明した
ように、形状やサイズの異なる基板を高精度に保持する
ことが可能であり、さらにペリクルなどが貼られた基板
でも保持する向きが制限されないという特徴がある。な
お、図９において、１１４は可動支持部、１１５は案内
手段、１１６は駆動手段、１２３は回転中心である。

【００８４】なお、図９に示した基板評価装置１００で
はＸＹステージ１０７の構造を積層構造としたものを前
提としているが、本発明の効果はＸＹステージの構造、
駆動系の種類等に影響を受けないものであることを明記
しておく。したがって、ＸＹステージ構造はリニアガイ
ドを用いた積層構造の他、ベース１０１を基準とするエ
アベアリング構造などでもよい。また、駆動系もボール
ネジ、リニアモータ、摩擦駆動など種々の駆動系を使用
することが可能である。

【００８５】その他、試料台１１０あるいはＸＹステー
ジ１０７にオートフォーカス用のＺ機構を組み込んだ構
成も可能である。また、ＸＹステージ１０７、回転テー
ブル１１２は中穴が空いており、光学系１３０がその中
穴を通して基板１３１の下面を観察する方式、基板１３
１の上部に配置された光学系１３０により基板１３１の
上面を観察する方式、双方を利用した方式により同様な
効果を得ることができる。

【００８６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはない。例えば、上記実施形態では半導体装置製造
に使用されるマスク基板について本発明を適用した例を
示したが、マスク基板以外に半導体基板（ウエハ）、液
晶ガラス基板等に対しても本発明を適用することが可能
である。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することが可能である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば多
種多様な基板を高精度に保持し、または高精度かつ容易
に回転方向の位置決めをすることが可能な試料台を提供
できるとともに、この試料台により高精度な測定あるい
は検査等をすることが可能な基板評価装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態にかかる試料台を示
す平面図。

【図２】 ペリクルを貼り付けたマスク基板を示す平面
図および側面図。

【図３】 従来例の試料台を示す平面図。

【図４】 固定支持部の詳細を示す平面図および断面
図。

【図５】 各種マスク試料を保持した試料台を示す平面
図。

【図６】 本発明の第２の実施形態にかかる試料台を示
す平面図。

【図７】 図６に示した試料台の回転テーブルと試料を
示した模式図。

【図８】 図６に示した試料台上の基板とマークの動き
を示した摸式図。

【図９】 本発明の第３の実施形態にかかる基板評価装
置を示す平面図。

【符号の説明】

１、７０、１１０…試料台 ２、３２、７１…基台 ３、３３、７３、１１３…固定支持部 ４、３４、７４、１１４…可動支持部 ５、３８、７５、１１５…案内手段 ６、３７、７６、８５、１１６…駆動手段 ７ａ、７ｂ〜１０ａ、１０ｂ、１７ａ、１７ｂ〜２０
ａ、２０ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、７７
ａ、７７ｂ、８７ａ、８７ｂ…保持部対 １１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ…保持部材 １３…固定部材 １４…可動部材 ２１、４１ａ、６１ｃ、６１ｄ…ペリクル（ペリクル
枠） ２２…パターン ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、８
４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、９４ａ、９４ｂ、９４
ｃ、９４ｄ…マーク ２５、４０ａ、４２、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０
ｄ、６０ｅ、６０ｆ、８１、１３１…試料（基板） ４７ａ、４７ｂ〜５０ａ、５０ｂ…吸着手段（真空チャ
ック） ４３〜４６…真空系統 ７２、１１２…回転テーブル ８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ…円弧状ガイド面 ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ…ローラ ８３、１２３…回転中心 １００…基板評価装置 １０１…ベース １０３、１０４…レーザ干渉計 １０５、１０６…レーザミラー １０７…ＸＹステージ １０８、１０９…駆動系 １３０…光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 1/14 Ｇ０３Ｆ 1/14 Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｖ Ｆターム(参考） 2G057 AA07 AB04 AC05 HA02 HA03 HB01 2G059 AA05 BB16 EE09 GG01 JJ13 LL01 2H095 BB29 BD29 BE11 5F031 CA02 CA05 CA07 HA27 HA30 HA57 HA59 JA38 JA50 KA08 MA33 PA16

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、前記基台に設けられた支持部
   と、前記基台に設けられ、前記支持部を移動操作する駆
   動手段とを有し、前記駆動手段により前記支持部を移動
   操作することによって複数種の大きさの被保持基板を保
   持することが可能な試料台であって、前記支持部には、
   被保持基板の１辺の両端近傍で接触保持することが可能
   な保持部対が複数形成されていることを特徴とする試料
   台。
2. 【請求項２】 基台と、前記基台に固定された固定支持
   部と、前記基台に設けられた駆動手段により移動可能な
   可動支持部とを有し、前記可動支持部を移動させること
   により複数種の大きさの被保持基板を保持することが可
   能な試料台であって、前記固定支持部および前記可動支
   持部には、前記被保持基板の１辺の両端近傍で接触保持
   することが可能な保持部対が複数形成されていることを
   特徴とする試料台。
3. 【請求項３】 前記複数の保持部対は、当該複数の保持
   部対のうちいずれかを使用して基板を保持した時に他の
   保持部対が前記基板に接触することが無い位置に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の試料
   台。
4. 【請求項４】 前記複数の保持部対の少なくとも一つに
   対応して、前記被保持基板を吸着する吸着手段が設けら
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の試料
   台。
5. 【請求項５】 前記基台には前記可動支持部を案内する
   案内手段が設けられていることを特徴とする請求項２記
   載の試料台。
6. 【請求項６】 前記複数の保持部対は階段状に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載の試料台。
7. 【請求項７】 前記被保持基板は四角形であり、前記複
   数の保持部対は当該被保持基板を四角形の４隅で接触保
   持することを特徴とする請求項１記載の試料台。
8. 【請求項８】 基台と、前記基台に設けられた回転駆動
   手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記回転テ
   ーブルに固定された固定支持部と、前記回転テーブルに
   設けられた直線駆動手段により直線変位可能な可動支持
   部とを有し、前記固定支持部に形成された保持部対と前
   記可動支持部に形成された保持部対とにより複数種の大
   きさの被保持基板を保持し、回転させることが可能な試
   料台であって、前記回転テーブルの回転中心は、前記固
   定支持部に形成された保持部対の中点近傍にあることを
   特徴とする試料台。
9. 【請求項９】 基台と、前記基台に設けられた回転駆動
   手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記回転テ
   ーブルに固定された固定支持部と、前記回転テーブルに
   設けられた直線駆動手段により直線変位可能な可動支持
   部とを有し、前記固定支持部に形成された保持部対と前
   記可動支持部に形成された保持部対とにより複数種の大
   きさの被保持基板を保持し、回転させることが可能な試
   料台であって、前記回転テーブルの回転中心は、前記被
   保持基板の１辺の中点近傍にあることを特徴とする試料
   台。
10. 【請求項１０】 前記基台には前記回転テーブルを案内
    する回転案内手段が設けられていることを特徴とする請
    求項８又は９記載の試料台。
11. 【請求項１１】 前記基台には前記可動支持部を案内す
    る直線案内手段が設けられていることを特徴とする請求
    項８又は９記載の試料台。
12. 【請求項１２】 基台と、前記基台に設けられた回転駆
    動手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記回転
    テーブルに設けられた支持部と、前記回転テーブルに設
    けられ、前記支持部を移動操作する駆動手段とを有し、
    前記駆動手段により前記支持部を移動操作することによ
    って複数種の大きさの被保持基板を保持することが可能
    であり、前記回転駆動手段によって前記回転テーブル及
    び前記被保持基板を回転させることが可能な試料台であ
    って、前記支持部には、前記被保持基板の１辺の両端近
    傍で接触保持することが可能な保持部対が複数形成され
    ており、前記回転テーブルの回転中心は、前記支持部に
    形成された前記保持部対の中点近傍にあることを特徴と
    する試料台。
13. 【請求項１３】 基台と、前記基台に設けられた回転駆
    動手段により回転変位可能な回転テーブルと、前記回転
    テーブルに固着された固定支持部と、前記回転テーブル
    に設けられた直線駆動手段により直線変位可能な可動支
    持部とを有し、前記固定支持部に形成された保持部対と
    前記可動支持部に形成された保持部対とにより複数種の
    大きさの被保持基板を保持し、回転させることが可能な
    試料台であって、前記保持部対は前記固定支持部及び可
    動支持部に複数形成されており、前記被保持基板の１辺
    の両端近傍で接触保持することが可能であり、かつ前記
    回転テーブルの回転中心は、前記固定支持部に形成され
    た保持部対の中点近傍にあることを特徴とする試料台。
14. 【請求項１４】 基板を搭載可能な試料台と、前記試料
    台を移動させる駆動手段と、前記試料台に搭載された基
    板を観察する光学系と、前記光学系により得られた画像
    を処理する画像処理手段とを有し、前記基板の評価を行
    う基板評価装置であって、前記試料台は、基台と、前記
    基台に設けられた支持部と、前記基台に設けられ、前記
    支持部を移動操作する駆動手段とを有し、前記駆動手段
    により前記支持部を移動操作することによって複数種の
    大きさの被保持基板を保持することが可能であり、かつ
    前記支持部には、被保持基板の１辺の両端近傍で接触保
    持することが可能な保持部対が複数形成されていること
    を特徴とする基板評価装置。
15. 【請求項１５】 基板を搭載可能な試料台と、前記試料
    台を移動させる駆動手段と、前記試料台に搭載された基
    板を観察する光学系と、前記光学系により得られた画像
    を処理する画像処理手段とを有し、前記基板の評価を行
    う基板評価装置であって、前記試料台は、基台と、前記
    基台に設けられた回転駆動手段により回転変位可能な回
    転テーブルと、前記回転テーブルに固定された固定支持
    部と、前記回転テーブルに設けられた直線駆動手段によ
    り直線変位可能な可動支持部とを有し、前記固定支持部
    に形成された保持部対と前記可動支持部に形成された保
    持部対とにより複数種の大きさの被保持基板を保持し、
    回転させることが可能であり、かつ前記回転テーブルの
    回転中心は、前記固定支持部に形成された保持部対の中
    点近傍にあることを特徴とする基板評価装置。
16. 【請求項１６】 基板を搭載可能な試料台と、前記試料
    台を移動させる駆動手段と、前記試料台に搭載された基
    板を観察する光学系と、前記光学系により得られた画像
    を処理する画像処理手段とを有し、前記基板の評価を行
    う基板評価装置であって、前記試料台は、基台と、前記
    基台に設けられた回転駆動手段により回転変位可能な回
    転テーブルと、前記回転テーブルに設けられた支持部
    と、前記回転テーブルに設けられ、前記支持部を移動操
    作する駆動手段とを有し、前記駆動手段により前記支持
    部を移動操作することによって複数種の大きさの被保持
    基板を保持することが可能であり、前記回転駆動手段に
    よって前記回転テーブル及び前記被保持基板を回転させ
    ることが可能であり、前記支持部には、前記被保持基板
    の１辺の両端近傍で接触保持することが可能な保持部対
    が複数形成されており、かつ前記回転テーブルの回転中
    心は、前記支持部に形成された前記保持部対の中点近傍
    にあることを特徴とする基板評価装置。