JP2004233091A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量センサによる計測精度の向上。
【解決手段】計測の際に、センサプローブ１０１とセンサプローブ１０２のドライブ電流が同時に流れないようなタイミングに設定されているか、或いはセンサプローブ１０１にドライブ電流が流されて計測可能な状態の時にはセンサプローブ１０２に与える電流若しくは電圧の変化をゼロに設定する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被計測物とセンサ間の静電容量の変化を検出して被計測物の位置や形状などを計測する技術に関し、この計測結果を用いて原版上のパターンを基板などに転写する露光装置や半導体デバイスの製造システムなどに応用される技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被計測物（ターゲット）の位置や形状を精密に計測する方式の一つに、静電容量センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この方式はセンサプローブ（電極）とターゲット間に生じる静電容量の変化量を検出することによって、センサプローブとターゲット間の距離を計測するものである。静電容量は交流インピーダンスとして検出される。
【０００３】
図８は従来の静電容量センサを用いた計測装置の構成を示し、具体的には複数の静電容量センサ（センサプローブ）１０１，１０２と、各センサ１０２，１０２に接続ケーブル１０３を介して電気的に接続されるセンサアンプ１１１，１１２と、センサアンプ１１１とセンサアンプ１１２の各計測値を受け取るコントローラ１１３とを備え、各センサアンプ１１１，１１２の一方の端子１１１ａ，１１２ａから与えられる微弱な交流電流をセンサプローブ１０１，１０２からターゲット１０４に向かって流し込み、そのインピーダンスによる電圧降下を計測することにより、ターゲット１０４上の複数の計測点でのセンサプローブとターゲット間の距離ｇａｐを同時に計測する構成が一般的である。
【０００４】
センサプローブ１０１，１０２からターゲット１０４に流れ込んだ電流は、装置の筐体アースと概ね同電位にした導体を通して、センサアンプのもう一方の端子１１１ｂ，１１２ｂに還流される。
【０００５】
通常、計測する静電容量はｐＦオーダーの小さな値なので、浮遊容量の影響を受けやすいため、センサアンプからセンサプローブまでの実装および、ターゲットからのアースラインの実装は、浮遊容量の影響が少なくなるように電位を設定しているのが普通である。
【０００６】
静電容量センサは、十分インピーダンスが低いターゲットをアースに対して低インピーダンスで結合して使用するのが理想的である。そのため、図８のように、ターゲット１０４を把持するチャック１０５を金属などの導体で構成し、チャック１０５をアースに接続すると共に、チャック１０５を搭載する搭載台１０６を絶縁する構成がよく用いられる。
【０００７】
センサプローブ１０１，１０２は、チャック１０５上から延びる保持部材１０７によりターゲット１０４の表面に対向するように保持される。
【０００８】
また、複数の静電容量センサを用いる場合、センサプローブ間の距離を十分広くするなどの静電界干渉防止策を施すことが必要となるが、ターゲットが十分低い内部インピーダンスを持ち、アースに対して十分低いインピーダンスで接続されていればセンサ間の干渉はあまり問題とはならない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２３０７０４号公報。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ターゲットが半導体ウエハなどである場合には、ある程度大きな内部インピーダンスを持ち、アースに対して低インピーダンスで結合できない場合もありうる。
【００１１】
そのような場合には、複数のセンサプローブから流れ出た交流電流が、共通インピーダンスであるところの、ターゲット内部インピーダンスおよびアースインピーダンスに流れ込むので、その部分の電圧降下により各センサに誤差が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、複数の静電容量センサを用いてターゲットを計測する際に、ターゲットの電気的特性に起因するセンサ間の干渉や誤差を抑制することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、被計測物とセンサ間の静電容量の変化を検出して当該センサと被計測物間の距離を計測する装置は、第１のセンサ及び第２のセンサと、前記第１及び第２のセンサの電流若しくは電圧に変化を与えて計測状態とする計測手段とを備え、前記計測手段は、前記第１のセンサが計測状態の時には前記第２のセンサに与える電流若しくは電圧の変化をゼロにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
以下に、本発明の計測装置を半導体ウエハ位置の計測に適用した第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る第１の実施形態の計測装置の構成図であり、図８に示す構成と同一の要素には同一の符号を付して示している。
【００１７】
本実施形態の計測装置は、保持部材１０７に固定された複数（例えば、２個）のセンサプローブ１０１，１０２を用いて、ＳｉＣ製のセラミクスで構成された真空チャック５上に真空吸着されたターゲットとしての半導体ウエハ４の表面の高さと傾きを計測する。
【００１８】
ここで、センサプローブ１０１，１０２とターゲット４間の間隔ｇａｐを計測ギャップと呼ぶことにする。計測ギャップはセンサプローブの種類によって設定が異なるが、本実施形態では３００μｍ以下、好ましくは２００〜３００μｍ程度に設定される。
【００１９】
センサプローブ１０１，１０２は円筒形状を有し、径方向断面から見て同心円状に中心から中心電極、ガード電極、外部電極の３層構造になっている。計測に使用する電極は中心電極であり、センサアンプ１１１，１１２の中心電極用端子１１１ａ，１１２ａに接続される。センサアンプ１１１，１１２から中心電極には数１０ｋＨｚの正弦波定振幅電流が付与される。その電流がセンサプローブ１０１，１０２と容量結合されたターゲット４を介して筐体アースＧＮＤに流れる。
【００２０】
上記筐体アースＧＮＤはセンサアンプ１１１，１１２のアース端子１１１ｂ，１１２ｂに接続されて全体として閉回路を構成している。センサアンプ１１１，１１２は中心電極用端子１１１ａ，１１２ａとアース端子１１１ｂ，１１２ｂ間の電圧を検知することにより、計測ギャップの容量性インピーダンスを含んだ閉回路のインピーダンスを計測する。
【００２１】
図２は第１実施形態の計測装置における計測系の等価回路である。
【００２２】
図２において、Ｃ１はセンサプローブ１０１と半導体ウエハ４間の計測ギャップ、Ｃ２はセンサプローブ１０２と半導体ウエハ４間の計測ギャップ、Ｚ１はセンサプローブ１の計測に独立インピーダンス成分として係る半導体ウエハ４の内部インピーダンス、Ｚ２はセンサプローブ２の計測に独立インピーダンス成分として係る半導体ウエハ４の内部インピーダンス、Ｚ３はセンサプローブ１とセンサプローブ２に共通インピーダンス成分として係る半導体ウエハ４の内部インピーダンス、Ｚ４はセンサプローブ１とセンサプローブ２に共通インピーダンス成分として係る真空チャック５のインピーダンスと搭載台１０６のインピーダンスである。
【００２３】
上記計測ギャップをｄ、センサプローブとターゲット間の実効的な対向面積をＳとすれば、計測ギャップの静電容量Ｃは次式で表される。
【００２４】
Ｃ＝εｏ・Ｓ／ｄ
ここで、εｏは真空中の誘電率であり、空気中の誘電率はこれとほぼ同じであるとする。
【００２５】
センサプローブに流す交流の角周波数をω、電流値をｉとすれば、中心電極用端子とアース端子間の電圧値ｅは次式で表される。
【００２６】
ｅ＝ｉ／（ω・Ｃ）
上記両式より、
ｅ＝ｉ・ｄ／（ω・εｏ・Ｓ）
ｄ＝ｅ・ω・εｏ・Ｓ／ｉ
が導かれる。そして、ｉ、ω、Ｓが変化しないとすれば、ｅに比例したｄが得られる。
【００２７】
上記ガード電極は、中心電極から出た電界が周辺に広がるのを防止するために設けられている。また、ガード電極はセンサアンプのガード電極用端子に接続される。ガード電極用端子は、ｅと同じ電圧で、低出力インピーダンスのドライバによりドライブされる。また、センサアンプとセンサプローブ間の接続には同軸ケーブルを使用しており、同軸ケーブルの中心線に中心電極、シールド線にガード電極を接続している。これにより、２つの接続ケーブル１０３間の容量の影響をキャンセルしている。
【００２８】
センサアンプ１１１，１１２は、センサプローブのドライブと電圧の計測を行う。計測された電圧はＡ／Ｄ変換されて、コントローラ１１３に伝送される。コントローラ１１３は、計測値の処理と表示などを行う。この際、コントローラ１１３内部でオフセット、ゲイン、非リニアリティーなどの補正を行ってもよい。
【００２９】
真空チャック５がＳｉＣ製のセラミックスで構成されているのは、温度変化によるチャックの変形を防ぐためである。同様にチャック５の搭載台１０６もセラミックスで構成されている。
【００３０】
従って、ターゲット４の裏面側の構造物はほとんど絶縁体で構成されていることになり、ターゲット４からアースＧＮＤへの結合はほとんど期待できない。
【００３１】
コントローラ１１３は計測タイミング発生装置１１４に対して計測のタイミングを予め設定する。また、コントローラ１１３はセンサアンプ１１１とセンサアンプ１１２の計測値を受け取ってディスプレイなどを介して外部に表示する。
【００３２】
計測タイミング発生装置１１４は、センサアンプ１１１とセンサアンプ１１２に対して、各センサ１０１，１０２のドライブタイミング信号と計測タイミング信号を出力する。また、コントローラ１１３に対しても上記計測タイミング信号を出力することにより計測値の取り込みタイミングを示す。
【００３３】
以下に、図３のタイミングチャートを用いて計測タイミングについて説明する。
【００３４】
本実施形態では、センサプローブ１０１とセンサプローブ１０２のドライブ電流（計測のための微弱な電流）が同時に流れないようなタイミングに設定されているか（例えば、センサプローブ１０１での計測時にはセンサプローブ１０２の電流若しくは電圧をゼロにする）、或いはセンサプローブ１０１にドライブ電流が流されて計測可能な状態の時にはセンサプローブ１０２に与える電流若しくは電圧の変化をゼロに設定する。各センサの計測は複数回行うことにより、平均化効果によって精度を向上させている。
【００３５】
つまり、センサ１０１のドライブ信号がＯＮになってから若干の時間マージンの後に、センサ１０１の計測タイミング信号を複数回ＯＮして複数回計測を行う。所定の時間が経過したら、センサ１０１のドライブタイミング信号はＯＦＦになり、若干の時間マージンの後に、センサ１０２のドライブタイミング信号がＯＮになる。そこから若干の時間マージンの後に、センサ１０２の計測タイミング信号を複数回ＯＮして複数回計測を行う。その後、必要な計測点数が得られるまで上記処理を繰り返し実行する。
【００３６】
図３におけるセンサプローブのドライブ電流は、実際にセンサプローブ１０１，１０２に流している定振幅の交流正弦波電流として表されているが、図３での正弦波の周波数については模式的に表したに過ぎず、ドライブタイミング、計測タイミングとの関係が図３に限定されるわけではない。
【００３７】
なお、本実施形態においてはドライブタイミング信号、計測タイミング信号に十分な時間マージンを与えているが、一方のセンサの計測時にもう一方のセンサをドライブしないという条件を守れば、さらにスループットを向上させることが可能である。
【００３８】
上記実施形態によれば、複数の静電容量センサを用いた計測装置において、従来はセンサ間の干渉により高い精度を実現することが困難であったが、全く干渉の影響を取り除くことができる。
【００３９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の計測装置をステップアンドリピートによりマスクパターンをウエハに転写するＸ線露光装置に適用した第２の実施形態について説明する。
【００４０】
図４は、本発明に係る第２の実施形態の計測装置を含むＸ線露光装置の部分構成図であり、装置全体のうち静電容量センサに関係する部分を図示したものである。
【００４１】
本実施形態のＸ線露光装置は、シンクロトロンリング光源を使用したプロキシミティーギャップ等倍Ｘ線露光装置であり、実際の使用環境では、図４の部分は密封チャンバー内に配置され、２０ｋＰａの高純度ヘリウム雰囲気にて使用される。
【００４２】
本実施形態においては、マスク２１とウエハ２２を１０μｍ以下の極微小なギャップに保持して露光を行うため、ウエハ表面およびマスク表面の高さ計測に高い精度が要求される。設定されたギャップが想定と異なる場合には、線幅精度の悪化など露光結果に重大な影響を及ぼす。また、高スループットを実現するために露光ギャップを保ったまま、ウエハをステップアンドリピートさせる。その際、マスク面とウエハ面の平行度が悪いと、マスクメンブレンの変形により露光結果の悪化、さらにはメンブレンの破壊につながる恐れもある。
【００４３】
本実施形態では、不図示のシンクロトロンリング光源から照射されたＸ線は図示のＳ１方向に導入される。これに合わせてマスク２１、ウエハ２２とも垂直に保持された状態で露光される。
【００４４】
マスクフレーム２３はＳｉＣ製で直径１２５ｍｍである。マスクフレーム２３に４インチ径のマスク基板が貼り合わされている。マスク基板上にはメンブレン、吸収体パターンが製膜されている。マスク基板は露光エリア部分がバックエッチされている。
【００４５】
マスクは図示のマスクチャック２４にチャッキングされる。マスクチャック２４はマスクステージ２５上に搭載されており、Ｚ、θ、ωｘ、ωｙ軸に自由度を持っている。
【００４６】
図４において、ウエハ２２は不図示のウエハ搬送系によりウエハチャック２６に真空吸着される。ウエハチャック２６はＳｉＣ製であり、チャック面に微小なピンが多数設けられている。ウエハチャック２６はＳｉＣ製のウエハステージ２７上に搭載されている。ウエハステージ２７はＸステージ２８に搭載され、さらにＹステージ２９に搭載されている。Ｙステージ２９は定盤３０上に締結されている。定盤３０は床振動を遮断するダンパー３１を介して、床３２に設置されている。ウエハステージ２７は、リニアモーター他により駆動され、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ、ωｘ、ωｙ軸に自由度を持っている。
【００４７】
次に、本実施形態の計測装置の構成及び計測について説明する。
【００４８】
ウエハ２２がチャックされた後、ウエハステージ２７を駆動して被計測物としてのウエハ２２上の２０ｍｍピッチの格子点を複数（例えば、２個）のウエハ計測用静電容量センサプローブ３３，３４で計測する。ウエハ計測用静電容量センサプローブ３３，３４は金属部材３５を介してマスクフレーム２３に取り付けられている。
【００４９】
ウエハ計測用静電容量センサプローブ３３，３４はマスクフレーム２３に固定して設けられているので、各計測点を全て網羅するようにウエハステージ２７をウエハ計測用静電容量センサプローブ３３，３４に対して相対的に移動させて計測する。この計測の際、ウエハステージ２７は必ずしも停止する必要はなく、ウエハステージ２７を駆動制御するコントローラがその座標位置に対する計測タイミングを管理しながら計測することが可能である。
【００５０】
ウエハ計測用静電容量センサプローブ３３，３４を保持する金属部材３５は対向アース板としての機能を兼ねている。
【００５１】
一方、マスク計測用静電容量センサプローブ３６はウエハステージ２７に取り付けられた対向アース板としての機能を兼ねた金属部材３７に取り付けられている。マスク計測用静電容量センサプローブ３６は１個のみ設けられているので、各計測点を全て網羅するようにマスクステージ２５をマスク計測用静電容量センサプローブ３６に対して相対的に移動させて被計測物（転写パターンが形成された原版）としてのマスク２１上の複数の点を計測する。
【００５２】
両金属部材３５，３７は共に、導線を使用して図５における対応したセンサアンプのアース端子に接続される。また、対向アース板として十分な容量結合が得られるように、設計上許される範囲で、面積を大きくし、それぞれのターゲットに近接して設置されている。
【００５３】
本実施形態のように絶縁体（例えば、マスクフレーム２３、ウエハステージ２７、定盤３０など）に支持された基板（例えば、ウエハ）は、機械的な影響を与えずに基板をアースすることが難しく、アースインピーダンスが高くなりやすい。その場合、他のセンサからの干渉を特に受けやすくなる。
【００５４】
各センサプローブ３３，３４，３６は、第１実施形態と同様に円筒形状を有し、径方向断面から見て同心円状に中心から中心電極、ガード電極、外部電極の３層構造になっている。計測に使用する電極は中心電極であり、ウエハ計測用センサプローブ３３，３４は図５に示すセンサアンプ５５，５６の中心電極用端子５５ａ，５６ａに接続され、マスク計測用センサプローブ３６は図５に示すセンサアンプ５７の中心電極用端子５７ａに接続される。各センサアンプ５５〜５７から中心電極には数１０ｋＨｚの正弦波定振幅電流が付与され、その電流がセンサプローブ３３，３４，３６と容量結合されたターゲット（ウエハ計測用センサプローブ３３，３４とウエハ２２、或いはマスク計測用センサプローブ３６とマスク２１）を介して対向アース板としての金属部材３５，３７に流れる。
【００５５】
上記金属部材３５はセンサアンプ５５，５６のアース端子５５ｂ，５６ｂに接続され、上記金属部材３７はセンサアンプ５７のアース端子５７ｂに接続されて全体として閉回路を構成している。各センサアンプ５５〜５７は中心電極用端子５５ａ〜５７ａとアース端子５５ｂ〜５７ｂ間の電圧を検知することにより、計測ギャップの容量性インピーダンスを含んだ閉回路のインピーダンスを計測する。
【００５６】
図６は第２実施形態の計測装置における計測系の等価回路である。
【００５７】
図６において、Ｃｗ１はウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ２２間の計測ギャップ、Ｃｗ２はウエハ計測用センサプローブ３４とウエハ２２間の計測ギャップ、Ｚｗ１はウエハ計測用センサプローブ３３の計測に独立インピーダンス成分として係るウエハ２２の内部インピーダンス、Ｚｗ２はウエハ計測用センサプローブ３４の計測に独立インピーダンス成分として係るウエハ２２の内部インピーダンス、Ｚｗ３はウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ計測用センサプローブ３４に共通インピーダンス成分として係るウエハ２２の内部インピーダンス、Ｚｗ４はウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ計測用センサプローブ３４に共通インピーダンス成分として係るウエハチャック２６とウエハステージ２７とＸステージ２８とＹステージ２９のインピーダンスである。また、Ｃｍ１はマスク計測用静電容量センサプローブ３６とマスク２１間の計測ギャップ、Ｚｍはマスク計測用静電容量センサプローブ３６の計測に係るマスク２１とマスクチャック２４とマスクステージ２５とマスクフレーム２３のインピーダンスである。さらに、Ｚ５はウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ計測用センサプローブ３４とマスク計測用静電容量センサプローブ３６に共通インピーダンス成分として係る定盤３０のインピーダンスである。
【００５８】
以下、図５を用いて本実施形態の制御ブロックについて説明する。
【００５９】
コンソール５１は露光装置全体のシーケンスを制御し、かつユーザーインターフェース、ネットワークインターフェースを提供する。ステージＣＰＵ５２はコンソールからシーケンス上のコマンドを受け取ってウエハステージ２７およびマスクステージ２５を駆動制御する。露光装置には、これ以外に不図示のアライメントユニット、搬送ユニット、照明ユニットなどが搭載され、それぞれが別のＣＰＵによって各ユニットの制御が行われる。ステージＤＳＰ５３はウエハステージ２７およびマスクステージ２５の駆動制御、位置決め制御を司り、高速演算が可能なＤＳＰを用いてデジタル制御を行っている。
【００６０】
ステージＤＳＰ５３は、ステージ干渉計Ｉ／Ｆ５９を介して入力されるステージ干渉計６０の測定値に基づいてウエハステージ２７およびマスクステージ２５の駆動制御信号を各ステージのステージドライバ５８に出力する。
【００６１】
また、ステージＤＳＰ５３は本発明の要点である各静電容量センサプローブ３３，３４，３６のセンサドライブタイミング信号および計測タイミング信号および計測値の取り込みも行う。これは、本発明に関わる、計測時の移動速度、位置座標と連動した計測を行うために必要な構成である。
【００６２】
センサＩ／Ｆ（インタフェース）はステージＤＳＰ５３から受けたセンサドライブタイミング信号および計測タイミング信号を、ウエハ計測用センサアンプ５５，５６やマスク計測用センサアンプ５７に伝達する。各センサアンプ５５〜５７は、センサドライブタイミング信号に従い、各センサプローブ３３，３４，３６へ付与する電流の有無を制御する。また、計測タイミング信号に従い、計測値の取り込みおよびセンサＩ／Ｆ５４への出力を行う。
【００６３】
以下に、図７のタイミングチャートを用いて計測タイミングについて説明する。
【００６４】
本実施形態の露光装置では、ウエハロード時にウエハの高さ計測を行い、マスクロード後にマスクの高さ計測を行う。ウエハ高さの計測とマスク高さの計測は、その時のウエハステージ位置が異なるため同時に行うことはない。また、ウエハ計測用センサプローブ３３と３４のドライブ電流（計測のための微弱な電流）が同時に流れないようなタイミングに設定されているか（例えば、センサプローブ３３での計測時にはセンサプローブ３４の電流若しくは電圧をゼロにする）、或いはセンサプローブ３３にドライブ電流が流されて計測可能な状態の時にはセンサプローブ３４に与える電流若しくは電圧の変化をゼロに設定する。
【００６５】
ウエハ計測シーケンス中には、ステージＤＳＰ５３がセンサＩ／Ｆ５４に対して、ウエハ計測用センサドライブタイミング信号をＯＮ、マスク計測用センサドライブタイミング信号をＯＦＦを指令する。逆に、マスク計測シーケンス中には、ステージＤＳＰ５３がセンサＩ／Ｆ５４に対して、ウエハ計測用センサドライブタイミング信号をＯＦＦ、マスク計測用センサドライブタイミング信号をＯＮを指令する。これにより、ウエハ計測用センサプローブ３３，３４とマスク計測用センサプローブ３６間の干渉を防ぐことができる。ウエハ計測用センサプローブ３３，３４とマスク計測用センサプローブ３６は各々別の異なるターゲットを計測しているので、アースインピーダンスは共通になりにくい。しかし、静電界が対向しているために、静電的には干渉しやすい配置となっている。そのため、本実施形態のように干渉防止策を行うことは非常に有効である。
【００６６】
次に、ウエハ計測シーケンスでの各ウエハ計測用センサプローブ３３，３４の動作について説明する。
【００６７】
ステージＤＳＰ５３は、ウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ計測用センサプローブ３４の各センサドライブタイミング信号を同時にＯＮにならないように指令する。これにより両センサ間の干渉を防ぐことができる。両センサは同一のターゲットを計測しているので、静電界の干渉とアースインピーダンスの干渉が起きやすい。そのため、本実施形態のように干渉防止策を行うことは非常に有効である。
【００６８】
ウエハ計測用センサ３３のドライブ信号がＯＮになってから、所定の時間ディレイの後、ウエハ計測用センサ３３の計測タイミング信号を複数回ＯＮにする。所定の時間ディレイとは、センサプローブに交流電流を流し始めてから、過渡的な状態を経て安定した計測ができるまでの時間を確保するために設定しているものである。また、複数回計測しているのは、平均化効果によって精度を向上させるためのものである。なお、図７は説明の便宜上各センサプローブのドライブ電流を模式的表したに過ぎず、ドライブタイミング、計測タイミングとの関係が図７に限定されるわけではない。
【００６９】
本実施形態において、さらに計測のスループットを高める方法として、ウエハ計測用センサプローブ３３とウエハ計測用センサプローブ３４の各センサドライブタイミング信号を早めにＯＮしてもよい。例えば、Ｓ７０１の最後の計測が終了したらウエハ計測用センサプローブ３４のドライブタイミング信号をすぐにＯＮできる。この時、ウエハ計測用センサプローブ３３のドライブタイミング信号は、Ｓ７０２の１回目の計測に影響が出ない時刻までにＯＦＦすればよい。
【００７０】
次に、上記ウエハ計測シーケンスにおける各ウエハ計測用センサプローブ３３，３４とステージの移動とを連動させる制御について説明する。
【００７１】
ステージＤＳＰ５３は、ウエハステージ２７の座標位置をリアルタイムで参照している。それにより、各センサプローブ３３，３４の計測タイミング信号を出力した時点もしくは、実際の計測までのタイムディレイを考慮した時点でのウエハステージ２７の座標位置と各センサプローブによる計測値を関連付けることができる。
【００７２】
この計測後に、ステージＤＳＰ５３は、ウエハステージの座標位置と各センサプローブの計測値のテーブルを作成し、ステージＣＰＵ５２に転送する。ステージＣＰＵ５２はそのテーブルから、ウエハ上の格子点の計測データを演算により決定する。格子点は、露光装置およびマスク、ウエハの特性により必要な間隔が決められる。本実施形態における格子点の間隔は、例えば２０ｍｍ間隔程度である。
【００７３】
次に、マスク計測用センサプローブの計測動作について説明する。
【００７４】
本実施形態のマスクステージ２５は、ウエハステージ２７ほどのＸ−Ｙ方向のストロークを持っていないため、ウエハステージ２７によりマスク計測用センサプローブ３６をマスク２１に対して相対的に移動させることによって、若しくはマスクステージ２５とウエハステージ２７とを両方とも相対的に移動させることによって、マスク２１上の複数の点を計測する。
【００７５】
マスク２１の交換は、ウエハ２２の交換よりも頻度が少ないため、多少時間がかかっても、露光装置のスループットに対してはそれほど影響がない。本実施形態においては、マスク２１上の４点をそれぞれウエハステージ２７を静止させた状態で計測する。ステージＤＳＰ５３は、計測時のウエハステージの座標位置とマスクの計測値とを関連付けたテーブルを作成し、ステージＣＰＵ５２に転送する。ステージＣＰＵ５２はそのテーブルから、マスクの高さおよび傾きを演算により求める。
【００７６】
求められたウエハ上格子点の計測データとマスクの高さおよび傾きを元に、ウエハ露光時のウエハステージのＺ、ωｘ、ωｙ座標を決定する。
【００７７】
なお、本実施形態ではセンサ個数をウエハ計測用に２個、マスク計測用に１個としているが、本発明の趣旨から言って、この個数に限定されないことは言うまでも無い。
【００７８】
上記実施形態によれば、ターゲットと静電容量センサを相対的に移動して計測するシステムにおいては、位置座標および／もしくは移動速度に従って、効率的に計測を行うことができる。その結果、半導体露光転写において、線幅の微細化、線幅制御の高精度化、高スループット、露光装置の低コスト化、小型化をもたらすことができる。さらに、計測用センサを複数用いることにより、スループットが向上し、より生産性の高い装置を提供することが可能である。
【００７９】
【他の実施形態】
本発明は、前述した実施形態の制御ブロックによる計測機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００８０】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００８１】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００８２】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００８３】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００８４】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８５】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８６】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の静電容量センサを用いてターゲットを計測する際に、ターゲットの電気的特性に起因するセンサ間の干渉や誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の計測装置の構成図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の計測装置における計測系の等価回路である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の計測装置の計測タイミングを示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の計測装置の構成図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の計測装置のブロック図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の計測装置における計測系の等価回路である。
【図７】本発明に係る第２実施形態の計測装置の計測タイミングを示す図である。
【図８】従来の計測装置の構成図である。
【符号の説明】
４ ターゲット
５ 真空チャック
２１ マスク
２２ ウエハ
２３ マスクフレーム
２４ マスクチャック
２５ マスクステージ
２６ ウエハチャック
２７ ウエハステージ
２８ Ｘステージ
２９ Ｙステージ
３０ 定盤
３１ ダンパー
３２ 床
３３，３４，３６、１０１、１０２ センサプローブ
３５，３７ 金属部材（対向アース板）
５１ コンソール
５２ ステージＣＰＵ
５３ ステージＤＳＰ
５４ センサＩ／Ｆ
５５，５６ ウエハ計測用センサアンプ
５７ マスク計測用センサアンプ
５８ ステージドライバ
５９ ステージ干渉計Ｉ／Ｆ
６０ ステージ干渉計
１０３ 接続ケーブル
１０６ 搭載台
１１１，１１２ センサアンプ
１１３ コントローラ
１１４ 計測タイミング発生装置

Claims (1)

1. 被計測物とセンサ間の静電容量の変化を検出して当該センサと被計測物間の距離を計測する装置であって、
   第１のセンサ及び第２のセンサと、
   前記第１及び第２のセンサの電流若しくは電圧に変化を与えて計測状態とする計測手段とを備え、
   前記計測手段は、前記第１のセンサが計測状態の時には前記第２のセンサに与える電流若しくは電圧の変化をゼロにすることを特徴とする計測装置。

Images