JP2001241940A - 基板上の特徴を測定するための測定装置及び測定方法 - Google Patents

基板上の特徴を測定するための測定装置及び測定方法

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JP2001241940A JP2001004574A JP2001004574A JP2001241940A JP 2001241940 A JP2001241940 A JP 2001241940A JP 2001004574 A JP2001004574 A JP 2001004574A JP 2001004574 A JP2001004574 A JP 2001004574A JP 2001241940 A JP2001241940 A JP 2001241940A
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substrate
optical
lens system
measurement
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Klaus Rinn
リン クラウス
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Leica Microsystems Wetzlar GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上の将来的な非常に小さい特
徴に対しても再現性のある測定結果を与え、使用しやす
く測定速度の速い測定装置を提供する。 【解決手段】 基板（９）上の特徴（１９）の測
定装置（１００）及び方法。測定装置（１００）は、基
板（９）に対向して配置される支持部材（１５）を有す
る。非光学的測定器（２３）は、支持部材（１５）に取
り付けられ、基板（９）の特徴（１９）を大気圧下で測
定する。非光学的測定器（２３）は、例えば、ＡＦＭ
（２４）又は電子ビームレンズ（４０）として構成され
る。更に、非光学的測定器（２３）に加えて、光学レン
ズ系（１０）が配され、これは、基板（９）上の特徴
（１９）の大略位置の迅速な画定のために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の参照】本発明は、ドイツ国において提出さ
れた特許出願 DE100 01 239.6号及び米国において出願
された仮特許出願 US 60/176,284について優先権を主張
する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上の（パター
ンの）特徴を測定するための測定装置に関する。
【０００３】更に本発明は、標準大気圧状態下において
非光学的測定器により行われる基板上の特徴の測定方法
に関する。
【０００４】
【発明の背景】現在及び将来の純粋な光学的測定システ
ムの解像度は、100nm領域で（精度の）限界に達するで
あろう。現行の世代の半導体基板に要求される精度（10
nm未満）を実現するためには、特徴の寸法より遥かに小
さい（ものを解像できる）解像度が必要である。マスク
及び基板の倍率が５×である現行のフォトリソグラフィ
マスクについてでさえ、光学的な測定技術はその限界に
達している。このことは、将来のリソグラフィ技術（こ
れは一対一の大きさで結像（露光）するかもしれない）
について及びウェハの測定についても当てはまりその程
度は遥かに深刻である。非光学的（測定）システムは、
解像度を大きく改善するであろう。大きいスループット
速度及びユーザーフレンドリな操作性は、この新しいシ
ステムが成功するために断然必要である。
【０００５】
【従来の技術】光学的及び非光学的方法を組み合わせた
測定方法は、日本国特許出願公開特開平09-119825号に
開示されている。この測定システムは、大きな真空室を
含んでおり、この真空室において試料の座標を光学的方
法及び非光学的方法の両方を用いて測定する。光線及び
光検出器は、原点から特定の距離だけ離れて配置された
試料上の基準点の絶対座標 I を求めるために使用され
る。相対座標Ｌ- I は、これは絶対座標に関連するもの
であるが、電子ビーム及び荷電粒子検出器を用いて求め
られる。試料は、真空室の内部で、スライド部材（ステ
ージ）を用いて光学的測定位置から電子ビーム測定位置
へ移動する。（真空室の外部に設けた）干渉計は、真空
室内部でのステージの移動走行をモニタしかつ制御す
る。このシステムには、深刻な欠点が１つ在る。即ち、
測定の全過程が真空中で行わなければならないことであ
り、これは利用者にとって面倒な操作である。このシス
テムの作業能率ないし測定速度（スループット）も真空
室によって制限を受ける。
【０００６】透明な基板上の特徴の位置を求めるための
純粋な光学的測定装置は、ドイツ国特許出願公開A-1 98
19 492（対応WO99/57508）に開示されている。この文
献では、基板上の特徴の位置は、基準点に対する特徴の
エッジの距離により求められる。この測定装置は、反射
光照明装置、結像装置、及び結像された特徴のための検
出装置、及び干渉計で測定しながら光軸に対して移動可
能な測定テーブルを含んでいる。基板を収容するため
に、測定テーブルは、開口フレームとして構成されてい
る。反射光（投下光）照明装置の光軸と一致した光軸を
持つ照明装置が、測定テーブルの下方に配置されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一の課題は、
将来の特徴の寸法である基板上の非常に小さい特徴に対
しても再現性のある測定結果（精度）を生成でき、使用
しやすくかつ大きい測定速度を保証する測定装置を提供
することである。
【０００８】本発明の他の課題は、将来の特徴の寸法で
ある基板上の非常に小さい特徴に対しても再現性のある
測定結果（精度）を生成でき、ユーザーフレンドリであ
りかつ大きい測定速度を保証する測定方法を提供するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記一の課題は、本発明
の第一の視点において、支持部材が基板に対向して配置
されていること、非光学的測定器が該支持部材に取り付
けられていること、および非光学的測定器及び基板間は
大気圧になっていることを特徴とする測定装置によって
解決される。
【００１０】前記他の課題は、以下の各ステップ、即
ち： ａ）大気圧下で、測定されるべき特徴の方へ移動するこ
と、 ｂ）基板上の特徴の大略位置を求めること； ｃ）大気圧下で、非光学的測定器を用いてそこへ到達さ
れた特徴を測定すること；及び ｄ）特徴の正確な位置及び大きさ（extent）を求めるこ
と、を含む測定方法により解決される。
【００１１】有利な発展形態は、各従属請求項の特徴か
ら明らかである。即ち、測定装置は、非光学的測定器
が、光学的顕微鏡より高い解像度を有する非光学的顕微
鏡であることが好ましい。測定装置は、非光学的測定器
が、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）であることが好ましい。
測定装置は、非光学的測定器が、電子ビームレンズを含
むことが好ましい。測定装置は、非光学的測定器に加え
て、基板上の特徴の速やかなないし粗な位置検出のため
に使用される光学レンズ系を備えることが好ましい。測
定装置は、非光学的測定器に加えて、基板上の特徴の速
やかなないし粗な位置検出のために使用される光学レン
ズ系を備えることが好ましい。測定装置は、非光学的測
定器及びレンズ系が、相互に隣接して支持部材に取り付
けられかつそのため相互に堅固に結合していることが好
ましい。測定装置は、測定されるべき基板を載置可能な
移動測定テーブルを備え、及び該測定テーブルの基準位
置を求める干渉計を備えることが好ましい。測定装置
は、干渉計が、支持部材の位置も求めかつモニタするこ
とが好ましい。測定装置は、基板に対するレンズ系の合
焦位置を表示しかつ該基板上で該レンズ系を合焦する合
焦位置トランスデューサを支持部材に取り付けているこ
とが好ましい。測定方法においては、非光学的測定器
が、光学的顕微鏡より解像度が高い非光学的顕微鏡であ
ることが好ましい。測定方法は、ａ）Ｘ及びＹ方向に移
動可能な測定テーブル上において基板の位置決めを行う
こと、及びｂ）該基板の正確な位置を、干渉計で求めら
れる該測定テーブルの位置及び非光学的測定器の位置か
ら求めること、をステップとして含むことが好ましい。
測定方法においては、測定されるべき特徴へと、レンズ
系を介して移動されることが好ましい。測定方法におい
ては、非光学的測定器が、ＡＦＭとして形成されること
が好ましい。測定方法においては、非光学的測定器が、
電子ビームレンズとして形成されることが好ましい。測
定方法においては、支持部材が、基板に対向して配置さ
れ、及び非光学的測定器及びレンズ系が、該支持部材に
おいて相互に隣接して取り付けられ、該非光学的測定器
及び該レンズ系が、相互に堅固に結合していることが好
ましい。測定方法においては、基板に対するレンズ系の
合焦位置を確立する合焦位置トランスデューサが、支持
部材に取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】再現可能な測定結果は、本発明の
測定装置及び方法の構成により得ることができる。とり
わけ費用効果及びユーザーフレンドリという成果は、非
光学的測定が大気圧（周囲気圧）下で行われるという事
実から得られる。「大気圧（ambientatmospheric press
ure）」とは、自然状態で存在する空気圧を意味し、こ
れは、相対的な湿度及び温度は制御するが空気圧は制御
しない空調室（climate chamber）内の空気圧にも関す
る。このことは、（移動されて）到達した特徴が電子ビ
ームレンズで生成した電子ビームを用いて測定されると
きとりわけ明らかになる。従ってこの場合、測定を行う
ことを可能にするために測定装置全体を真空室で取り囲
む必要はない。
【００１３】非光学的測定は、例えばＡＦＭ（原子間力
顕微鏡：atomic force microscope）で行うことができ
る。測定速度（スループット）は、追加の光学顕微鏡又
は相応するレンズ系によって大きくすることができる。
これは、光学顕微鏡を用いると非光学的測定器を用いる
より遥かに速く測定できると言う事実をその背景として
いる。この目的のために、レンズ系は、より正確に試験
又は測定すべき基板上の点を選択するために使用され
る。従って、ＡＦＭは、レンズ系によって選択された測
定ウィンドウの中で最も効果的に測定を行う。ここに、
非光学的測定器とは、可視光の本来の波長では測定でき
ない範囲に含まれる大きさの物体ないし物体の部分（当
然パターンの特徴も含む）、即ち数１００nm以下の大き
さの物体ないし物体の部分をも計測できるという、通常
の（可視光を用いる）光学的測定器とは異なるという意
味で、「非光学的」測定器としたものであり、これに
は、電子顕微鏡のような文字通り「非光学的」測定器が
含まれるほか、ニアフィールド走査型光学顕微鏡のよう
な「光学的」ではあるが、可視光の波長以下の大きさの
物も測定できる測定器も含まれうる。
【００１４】ＡＦＭ系とレンズ系との強固な結合は、こ
こでは支持部材の形をとっているが、これら２つの構成
要素の堅固な結合（カップリング、協同作業）を実現し
ている。干渉計は支持部材の位置を正確に求めることが
でき、従って支持部材に配置された各構成要素の位置も
正確に求めることができる。従って、ＡＦＭは光学的に
位置決めされた測定ウィンドウの中で正確に位置決めさ
れることが可能である。レンズ系が基板上の特徴の方へ
移動させられる場合が有利であることが明らかとなっ
た。必要とされる合焦は、自動合焦システムで行うこと
ができる。ここで行われる測定方法では、基板上の特徴
（複数）のエッジ（複数）（の位置及び幅）が求められ
る。測定されるべきエッジは、光学的にアプローチされ
るので、ＡＦＭのための測定ウィンドウは、測定される
べきエッジを取り囲んで極めて厳格にその範囲を画定す
ることができる。従って、測定テーブルは、又は支持プ
レートも同様だが、測定されるべき特徴がＡＦＭの下方
の測定ウィンドウの枠内に配されるようにそれに応じて
移動する。ＡＦＭ測定の間、例えば基準点からの測定テ
ーブルの「ずれ」から干渉計を用いて位置が求められ
る。
【００１５】大きな基板上での位置測定のための重要な
特色は、既に上に述べたように、検知システム（レンズ
系、ＡＦＭ）と干渉計との固定的な結合関係（カップリ
ング、協同作業）である。この観点からは、ＡＦＭのセ
ンシングチップの（Ｘ／Ｙ平面での）平面運動は、かな
り不利に作用するであろう。測定精度は、ＡＦＭのチッ
プができるだけ非可動性であるなら更に良くなるであろ
う。この場合、基板は測定テーブルと一緒に移動され、
かつこの過程でその表面全体がＡＦＭによって走査され
る。しかし、この種の測定方法は、測定速度に対し不利
な影響を及ぼす。
【００１６】他の非光学的方法は、電子ビームにより行
われる。電子ビームを使用する場合であっても真空中で
測定を行う必要がないことを保証するために、使用する
電子ビームレンズは、従来の電子顕微鏡主鏡体（colum
n）の、その顕微鏡構造において、小型（ミニチュア）
版を構築するようなレンズである。ここでもまた、従来
のレンズ系との有利な組合せが考えられる。この（従来
の）レンズ系は、基板上の測定されるべき各（点）位置
への移動過程を加速することを可能にする。これは、基
板上での電子ビームの使用時間を短くする。このため、
測定作業（例えば、合焦、測定ウィンドウの微調節等）
の大部分は光学的であるので、専ら電子ビームレンズで
動作する装置内の帯電量（既に小さいが）を一層少なく
する。電子ビームを用いる測定は、従来の光学的測定シ
ステムに比べて測定システムの解像度をかなり高めるこ
とができる。
【００１７】
【実施例】本発明の測定装置の４つの実施例を、図面を
参照して以下に説明する。
【００１８】図１に記載の高精度測定装置１００は、振
動を緩衝するように足部３に取付けられた花崗岩製載置
台２を含んでいる。測定テーブル４は、花崗岩製載置台
２上で空気ベアリング（支持機構）５上に支持されてい
る。一様で高精度の位置調節を可能にする他のベアリン
グ（支持機構）を使用することも可能である。測定テー
ブル４は、相互に垂直な二方向、ここでは２つの矢印ｘ
及びｙで示しているが、即ちＸ及びＹ方向において水平
に摺動可能である。位置調節を行う駆動システムは、こ
こには記載されていない。鏡部ないし鏡要素（鏡保持部
材）６は、測定テーブル４上に載置されている。３つの
（植込み）ボルト７が鏡部６を鉛直方向にかつストレス
無印加状態で貫通しており、鏡部６の上方及び下方に突
き出たこれらの両終端部は、丸みが付けられている。
（植込み）ボルト７を介して、鏡部６は測定テーブル上
で支持される。（植込み）ボルト７は、鏡部６が測定テ
ーブル４上に三点で接触し安定するように配置される。
即ち、この場合、（図１の）断面図において、２つの
（植込み）ボルトが前方で左右に位置し、第三の（植込
み）ボルトが後方でそれらの中心に位置する。接触面積
を最大限小さくするために、（植込み）ボルト７の下方
終端部は球面状に形成される。基板受け（受けフレー
ム）８は、（植込み）ボルト７の上方終端部に載置され
ており、（パターンの）特徴（features）１９がある基
板９が収容されるフレーム形状の凹部を持つ。基板９を
（植込み）ボルト７上に直接載置することも可能であ
る。２つの測定鏡１３mx及び１３my（後者は記載されて
いない）が、鏡部６に組み込まれており、干渉計２６を
用いてＸ軸及びＹ軸における測定テーブル４の位置を求
めるために使用される。第一実施例では、測定鏡１３mx
及び１３myは、鏡部６に直接真空蒸着されている。反射
性の表面を実現する他の手段も考えられ、それらは当業
者には周知である。Ｘ軸に関連する干渉計測定ビーム１
４mxは（これは測定テーブル４のＸ位置を干渉計を用い
て求めるために利用されるものであるが）、鏡部６の測
定鏡１３mx上に向けられている。測定鏡１３my（ここで
は記載されていない）は、鏡部６の後方の外側面に配設
されている。測定鏡１３myの上には、Ｙ軸（これも記載
されていない）に関連する干渉計測定ビーム１４myが向
けられており、これは、測定テーブル４のＹ位置を干渉
計を用いて求めるために利用されるものである。
【００１９】光軸１１を規定するレンズ系１０は、基板
９の表面に向けられている。透過光照明ユニット１２
は、これは必要に応じて透過光照明を生成するものであ
るが、基板９の下方に位置し、光軸１１上で位置調節可
能になっている。この透過光照明を可能にするために、
花崗岩製載置台２、測定テーブル４、鏡部６及び基板受
け８は、光軸１１を取り囲むフレーム形状の開口部（貫
通路）を備えている。透過光照明ユニット１２は、高さ
調節可能なコンデンサ１２ａ及び光源１２ｂを含んでい
るが、花崗岩製載置台２の中に組み込まれている。例え
ば、光ガイドの出口面には光源１２ｂが配設される。透
過光照明ユニット１２のコンデンサ１２ａは、レンズ系
１０の光軸１１と同一直線上に配列している。光源１２
ｂを持つ透過光照明ユニット１２の高さを調節すること
により、特徴１９に向けられる照明光線を種々の基板９
が有する異なる光学厚さに適合させることができる。
【００２０】レンズ系１０は、測定テーブル４のＸ位置
を干渉計で求めるための基準鏡１６rxが取り付けられて
いる支持部材１５に取り付けられている。基準鏡１６rx
は、レンズ系１０の光軸１１から一定の距離だけ離れて
位置している。基準鏡１６ryも、図１には記載されてい
ないが、測定テーブル４のＹ位置を干渉計で求めるため
に取り付けられている。それぞれ干渉計２６から出発
し、Ｘ軸用基準ビーム１７rxは基準鏡１６rxに向けら
れ、Ｙ軸用基準ビーム１７ryは基準鏡１６ryに向けられ
る。位置検出器２０は、支持部材１５の光軸１１上に設
けられる。この位置検出器２０は、ＣＣＤカメラ又は輝
度検出器（brightness detector）の形で構成すること
ができる。合焦位置トランスデューサ２２も支持部材１
５と結合しており、基板９に対するレンズ系１０の合焦
位置を指示し、基板の表面でのレンズ系１０の合焦をモ
ニタしかつ調節する。非光学的測定装置２３が、支持部
材１５にレンズ系１０と並んで配置されているが、ここ
に記載の実施例ではＡＦＭ２４として構成されている。
ＡＦＭ２４は、マスク表面の特徴１９の精密な測定のた
めに使用される。レンズ系１０の使用により、ＡＦＭシ
ステムの測定範囲を（測定ウィンドウにより）広さに関
して及び更に（合焦レンジにより）高さに関して最大限
限定することによりスループットを最適化することがで
きる。ＡＦＭによる基板９の表面全体の精密な測定は、
あまりにも時間がかかりすぎるであろう。検知システム
と干渉計用の鏡１３mx、１３my、１６mx及び１６myとの
固定的な結合関係（カップリング、協同作業）によって
のみ、位置を正確に測定することができ、従って、ＡＦ
Ｍ２４を光学的に位置決めされる測定ウィンドウの中に
正確に位置決めすることができる。
【００２１】図２に記載された、第二実施例では、基板
９は投下光で照明され、精密な測定はＡＦＭ２４で行わ
れる。単純化するために、種々の実施例において、同一
の参照符号は、同一の構成要素に使用される。投下光で
基板９を照明するための投下光照明ユニット２８は、位
置検出器２０に配される。半透明（半透性）の光学部材
（ハーフミラー）３０が位置検出器２０内に配され、こ
れを介して照明光はレンズ系１０を通過し基板９の表面
に向けられる。
【００２２】図３は、本発明の第三実施例であり、電子
ビームレンズ４０が支持部材１５においてレンズ系１０
の横に並んでいる。電子光学システムは、現在までに十
分に開発されており、電子ビームレンズは、微小加工技
術を用いて十分に小さくすることができる。この第三実
施例では、非光学的測定器２３は、既に上に述べた通
り、電子ビームレンズ４０の形で構成される。電子ビー
ムレンズ４０は、レンズ系１０ととりわけ有利な組合せ
を構成する。専ら電子ビームレンズ４０を用いた精密な
測定が可能である。レンズ系１０と電子ビームレンズ４
０との組合せにより、電子ビームに起因する帯電が最小
化される。なぜなら測定操作（例えば合焦、測定範囲の
微調整等）の可及的大部分が光学的方法により行われる
からである。
【００２３】図４は、本発明の第四実施例である。ここ
でもまた、既に図２において説明した通り、投下光照明
ユニット２８が、位置検出器２０に配されている。それ
ゆえこの配置は、基板９を投下光で照明するために役立
つ。
【００２４】他の幾つかの測定システムが、ここに述べ
た非光学的測定システム、例えばＡＦＭ及び電子ビー
ム、に加えて使用される。それらのうちの１つは、例え
ば光子トンネル顕微鏡（photon tunneling microscop
e）ないしトンネル顕微鏡である。ここで注意すべきこ
とは、使用される非光学的測定システムは全て標準大気
圧条件下で基板９を測定するために好適なものであると
言うことである。測定装置１００全体を排気室内に封入
する必要はない。
【００２５】本発明の測定方法により、レンズ系１０を
用いて、測定される基板９の測定（ないし処理）速度
（スループット）を高めかつ最適化することができる。
これに関連して、ＡＦＭの測定範囲は、（測定ウィンド
ウにより）広さに関して、更に（合焦レンジにより）高
さに関して、それぞれ最大限限定されることになる。
【００２６】２つの測定システム及び干渉計用の鏡（１
３mx、１３my、１６rx及び１６ry）の固定的な結合関係
（カップリング、協同作業）だけで、位置を正確に測定
することができる。ＡＦＭは、純粋な光学的測定に従っ
て、光学的に位置決めされた測定ウィンドウの中に正確
に位置決めされる。
【００２７】ＡＦＭを用いた測定方法の１つのありうる
実施例を以下で説明する。レンズ系１０を基板９の方へ
移動させる。そして光学システムが、測定されるべき基
板９上の点で合焦する。次に測定されるべきエッジ（複
数）が、光学的に位置決めされる。測定されるべき特徴
の大略位置がそこで求められる。この大略位置の周り
（近辺）で、ＡＦＭ２４のための測定ウィンドウを規定
（画成）する領域が求められる。従って、測定ウィンド
ウは、エッジの周囲で極めて厳格に画定（規定）され
る。次に測定テーブル４をＡＦＭ２４の真下に来るよう
に移動させる。これに関連して、測定テーブル４の前記
大略位置からの「ずれ」が求められ、従って、特徴の正
確な位置及び正確な大きさが求められる。ＡＦＭ２４を
伴うシステムの精度は、ＡＦＭ２４のチップができるだ
け非可動性の形態を採るならば、一層高められるであろ
う。この場合、基板９は、測定テーブル４を移動させる
ことにより走査される必要があるであろう。
【００２８】測定方法の他の実施例は、図３及び４に記
載の測定装置によって行われる。この場合、図１及び２
のＡＦＭは、電子ビームレンズ４０に置き換えられてい
る。電子ビームレンズ４０に必要な制御調節電子工学系
は、ここでは明示されていない。なぜなら、従来の走査
型電子顕微鏡の電子工学系に相当するものであり、従っ
て当業者に周知だからである。電子ビームレンズ４０を
用いる測定方法は、レンズ系１０を用いる追加の光学的
探知手段を必ずしも必要としない。電子ビームレンズ４
０は、基板９の上方に移動させられ、そこで特徴（複
数）１９のエッジ（複数）の位置及び対応する特徴の幅
が求められる。電子ビームレンズ４０の電子ビームに起
因する基板９の表面での帯電は、電子ビームレンズ４０
が低電圧で作動するという理由だけでなく、基板９の表
面と電子ビームレンズ４０の間は真空でないという理由
によってからして既に低減される。更に当該（基板９の
表面と電子ビームレンズ４０との間の）空間でイオン化
された空気分子が過剰な電荷を運び去り、従って基板９
の帯電を更に低減する。
【００２９】しかし、ここでもまたレンズ系１０との組
合せは有利であると考えられる。レンズ系１０により、
基板９の表面が観察され、電子ビームレンズ４０のため
の測定ウィンドウを速やかに画定（規定）することがで
きるであろう。従って、電子ビームに起因する帯電は、
測定操作（例えば、合焦、測定範囲の微調整等）の大部
分がレンズ系１０で、即ち光学的に行うことができると
いう事実により一層最小化することができる。
【００３０】ＡＦＭを用いる場合と同様、ここでもまた
スループットに関する利点は、好ましい。とりわけ、基
板９のマルチスキャンにより及び走査結果の統計的分析
方法により測定誤差を更に小さくすることができる。
【００３１】本発明は、実施例を参照して説明された。
しかし、請求項による保護の範囲を逸脱しない範囲（均
等の範囲を含む）での構成の変更及び修正を行いうるこ
とは、当業者には自明である。
【００３２】
【発明の効果】本発明の測定装置及び方法は、光学的測
定器及び非光学的測定器を組み合わせることにより、基
板上のパターンの特徴を高解像度及び高スループットで
測定することができる。非光学的測定器として電子ビー
ムレンズを用いる場合は、基板の帯電を可及的に低減で
きるという効果もある。また、標準大気圧条件下で行う
ことができるので、操作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の測定装置の第一実施例。基板は透過
光で照明され、精密な測定はＡＦＭによって行われてい
る。
【図２】 本発明の測定装置の第二実施例。基板は投下
光で照明され、精密な測定はＡＦＭによって行われてい
る。
【図３】 本発明の測定装置の第三実施例。基板は透過
光で照明され、精密な測定は電子顕微鏡によって行われ
ている。
【図４】 本発明の測定装置の第四実施例。基板は投下
光で照明され、精密な測定は電子顕微鏡で行われてい
る。
【符号の説明】
２ 花崗岩製載置台 ３ 足部 ４ 測定テーブル ５ 空気ベアリング（支持機構） ６ 鏡部 ７ 植込みボルト ８ 基板受け ９ 基板 １０ レンズ系 １１ 光軸 １２ 透過光照明ユニット １２ａ コンデンサ １２ｂ 光源 １３mx Ｘ方向用測定鏡 １３my Ｙ方向用測定鏡 １４mx Ｘ位置用干渉計測定ビーム １４my Ｙ位置用干渉計測定ビーム １４ 検出器 １５ 支持部材 １６rx Ｘ軸用基準鏡 １６ry Ｙ軸用基準鏡 １７rx 基準ビーム １７ry 基準ビーム １９ 特徴 ２０ 位置検出器 ２２ 合焦位置トランスデューサ ２３ 非光学的測定システム ２４ ＡＦＭ ２６ 干渉計 ２８ 投下光照明ユニット ３０ 光学部材 ４０ 電子ビームレンズ １００ 測定装置 ｘ Ｘ方向の矢印 ｙ Ｙ方向の矢印
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｂ 21/30 Ｇ０１Ｂ 21/30 Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｔ Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｖ Ｑ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板（９）上の特徴（１９）を測定する
    ための測定装置（１００）において、 ａ）該基板に対向して配置される支持部材（１５）、及
    び ｂ）該支持部材（１５）に取り付けられる非光学的測定
    器（２３）、を有し、 ｃ）該非光学的測定器（２３）と該基板（９）の間は、
    標準気圧状態になっている、 ことを特徴とする測定装置。
  2. 【請求項２】 前記非光学的測定器（２３）は、光学的
    顕微鏡より高い解像度を有する非光学的顕微鏡である、 ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  3. 【請求項３】 前記非光学的測定器（２３）は、ＡＦＭ
    （原子間力顕微鏡）（２４）である、 ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  4. 【請求項４】 前記非光学的測定器（２３）は、電子ビ
    ームレンズ（２４）を含む、 ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  5. 【請求項５】 前記非光学的測定器（２３）に加えて、
    前記基板（９）上の特徴（１９）の速やかなないし粗な
    位置検出のために使用される光学レンズ系（１０）を備
    える、 ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
  6. 【請求項６】 前記非光学的測定器（２３）に加えて、
    前記基板（９）上の特徴（１９）の速やかなないし粗な
    位置検出のために使用される光学レンズ系（１０）を備
    える、 ことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
  7. 【請求項７】 前記非光学的測定器（２３）及び前記レ
    ンズ系（１０）は、相互に隣接して前記支持部材（１
    ５）に取り付けられかつそのため相互に堅固に結合して
    いる、 ことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
  8. 【請求項８】 前記測定されるべき基板（９）を載置可
    能な移動測定テーブル（４）を備え、及び該測定テーブ
    ル（４）の基準位置を求める干渉計（２６）を備える、 ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  9. 【請求項９】 前記干渉計（２６）は、前記支持部材
    （１５）の位置も求めかつモニタする、 ことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記基板（９）に対する前記レンズ系
    （１０）の合焦位置を表示しかつ該基板（９）上で該レ
    ンズ系（１０）を合焦する合焦位置トランスデューサ
    （２２）を前記支持部材（１５）に取り付けている、 ことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
  11. 【請求項１１】 基板（９）上の特徴（１９）の測定方
    法において、以下のステップ、即ち： ａ）大気圧下で、測定されるべき該特徴（１９）の方へ
    移動すること； ｂ）該基板（９）上の該特徴（１９）の大略位置を求め
    ること； ｃ）大気圧下で、非光学的測定器（２３）を用いてそこ
    へ到達された該特徴（１９）を測定すること；及び ｄ）該特徴（１９）の正確な位置及び大きさを求めるこ
    と、 を特徴とする測定方法。
  12. 【請求項１２】 前記非光学的測定器（２３）は、光学
    的顕微鏡より高い解像度を有する非光学的顕微鏡であ
    る、 ことを特徴とする請求項１１に記載の測定方法。
  13. 【請求項１３】 以下のステップ、即ち： ａ）Ｘ及びＹ方向に移動可能な測定テーブル（４）上に
    おいて前記基板（９）の位置決めを行うこと；及び ｂ）該基板（９）の正確な位置を、前記干渉計で求めら
    れる該測定テーブル（４）の位置及び前記非光学的測定
    器（２３）の位置から求めること、 を特徴とする請求項１１に記載の測定方法。
  14. 【請求項１４】 前記測定されるべき特徴（１９）へ
    と、レンズ系（１０）を介して移動される、 ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記非光学的測定器（２３）は、ＡＦ
    Ｍ（２４）として形成される、 ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記非光学的測定器（２３）は、電子
    ビームレンズ（４０）として形成される、 ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 支持部材（１５）が、前記基板（９）
    に対向して配置され；及び前記非光学的測定器（２３）
    及びレンズ系（１０）は、該支持部材（１５）において
    相互に隣接して取り付けられ、該非光学的測定器（２
    ３）及び該レンズ系（１０）は、相互に堅固に結合して
    いる、 ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記基板（９）に対する前記レンズ系
    （１０）の合焦位置を確立する合焦位置トランスデュー
    サ（２２）が、前記支持部材（１５）に取り付けられて
    いる、 ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
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