JP2009147320A

JP2009147320A - 検査装置

Info

Publication number: JP2009147320A
Application number: JP2008297377A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Hamada; 基明浜田; Masao Mizuta; 雅夫水田; Masaaki Ko; 正章鉤
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】測定試料を変えるたびごとに測定点の位置補正を行う必要がなく、更に、測定試料上の同一点についての複数種類の特性の測定を、同一検査装置を用いて行なうことができる検査装置を提供する。
【解決手段】試料を載置するためのステージ３と、１又は複数の検査機器６、７を支持可能な検査機器支持用ヘッド５と、ステージ及び／又は検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構２３、４３と、ステージ上の基準点の実座標と目標座標との偏差を格納する偏差格納部と、複数の検査機器の測定点間のオフセット値を格納するオフセット値格納部と、格納された偏差及びオフセット値を参照して、複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる位置制御部と、を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、測定試料を用いた測定点の位置補正が不要で、迅速な検査が可能な検査装置に関するものである。

シリコンウェハや、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板等では、ほぼ全領域に亘って、膜厚、抵抗率、応力等を測定したり、欠陥の有無を検査したりする品位検査が必要とされる。そのときに用いられる検査装置は、検査対象であるシリコンウェハやガラス基板等を載置するための平坦なステージを備えているが、当該ステージの移動には、本来的に機械的な位置誤差が伴っており、具体的には、ステージは進行方向に対して上下左右にうねりながら移動する。従って、エンコーダにより示された目標位置にステージを移動させても、実際のステージの移動位置は目標位置とは一致しない。

このため、ステージ上の測定試料の測定点の位置は検査装置の機械精度の影響を受けるので、従来は、ｘｙ方向では、測定試料上のアライメント用パターンを指標として画像処理によって位置補正を行なっており、ｚ方向では、測定試料の画像処理又はレーザ強度測定によるオートフォーカス機能によって位置補正を行なっている。

しかし、従来の方法では、測定試料ごとによって画像コントラストやレーザ反射率に差があり、これらが測定点の位置の補正精度に影響する。また、従来の方法では、画像処理やレーザ強度処理に時間がかかるため、生産性の低下を招くという問題点がある。

また、シリコンウェハや、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板等上の薄膜の抵抗率や応力を測定するには、測定パラメータとして薄膜の膜厚が必要である。従来、この膜厚の値としては、（１）成膜装置での予測値、（２）別途膜厚計で測定した測定値、（３）補正係数、等を用いている。

しかし、（１）（２）の値には、成膜装置の成膜誤差や、測定位置の誤差が含まれており、（３）の値（式）を用いるには、測定試料ごとに補正係数を準備する必要があり、すべての測定には適用できないという欠点がある。

複数種類の測定項目を同一点で測定することが求められているが、特に微細な構造の試料を測定できるものはなかった。

そこで本発明は、測定試料を変えるたびごとに測定点の位置補正を行うこと必要がなく、迅速な検査が可能であり、更に、同一検査装置で測定試料上の同一点についての複数種類の物理量や、化学量等の試料の特性の測定を精度良く行なうことができる検査装置を提供すべく図ったものである。

すなわち本発明に係る検査装置は、試料を載置するためのステージと、１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を格納する偏差格納部と、前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を格納するオフセット値格納部と、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる位置制御部と、を備えていることを特徴とする。ここで、測定点とはそれぞれの検査機器が実際に測定を行なう点を意味する。

このようなものであれば、検査機器の測定点の位置補正に使用する偏差や検査機器間のオフセット値のデータが、予め検査装置に格納されているので、測定試料上のアライメント用パターンを指標とするパターン認識を行なわずに測定点の位置を補正することが可能となる。このため、従来法において問題となっていた、測定試料ごとの画像コントラストやレーザ反射率の相違に起因する位置補正精度の低下や、パターン認識のための画像処理やレーザ強度処理に時間がかかることによる歩留まりの低下が、解消される。従って、本発明によれば、従来に比べて遥かに迅速に測定が行なえると共に、測定試料上の同一点についての複数種類の物理量や、化学量等の試料の特性の測定を、同一検査装置を用いて精度良く行なうことができる。

前記移動機構の上下左右方向へのうねりなどによる目標位置と実際の位置との誤差は、雰囲気の温度が変化すると、熱膨張や摩擦などの変化によって再現されなくなってしまう。また、検査機器支持用ヘッドに取り付けられている検査機器の測定点も雰囲気の温度変化によって測定点が変化してしまう。従って、雰囲気の温度が前記格納部に格納されている偏差や前記オフセット値格納部に格納されているオフセット値が測定された時の温度と異なる場合には、前記偏差や前記オフセット値は、実際に補正すべき量と異なっており、測定点の位置の補正を高精度に行うことが難しい。このような温度変化によって補正すべき量が変化するのを防ぎ、予め測定してある偏差やオフセット値を用いて高精度な測定点の位置の補正を行うことができるようにするには、検査装置と、前記検査装置の周囲の雰囲気を温調する第１温調機構を備え、当該第１温調機構は、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び／又は前記オフセット値格納部に格納されたオフセット値が測定された時の雰囲気の温度である設定温度に前記雰囲気を温調することを特徴とする検査システムであればよい。

前記移動機構は、摺動抵抗やモータなどの駆動機構の発熱によって機械誤差が変化するので、測定点の目標位置と実際の位置の偏差が変化してしまい、格納部に格納されている予め測定された偏差では精度よく補正することができなくなることがある。移動機構の機械誤差の再現性を良くして、予め測定された偏差によって高精度の測定点の位置の補正ができるようにするには、前記検査システムが、前記移動機構の温調を行う第２温調機構を更に備えたものであればよい。

また本発明に係る測定点の位置補正方法は、試料を載置するためのステージと、１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、を備えている検査装置を用いて測定を行なう場合に測定点の位置を補正する方法であって、前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を測定する工程と、前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を測定する工程と、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる工程と、を有することを特徴とする。

更に本発明に係るプログラムは、試料を載置するためのステージと、１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、を備えている検査装置を構成するコンピュータに対して、前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を格納する偏差格納部、前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を格納するオフセット値格納部、及び、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる位置制御部、としての機能を実現させることを特徴とする。

このように本発明によれば、測定試料上のアライメント用パターンを指標とするパターン認識を行なわずに測定点の位置を補正することが可能となる。このため、測定試料ごとの画像コントラストやレーザ反射率の相違に起因する位置補正精度の低下や、パターン認識のための画像処理やレーザ強度処理に時間がかかることによる歩留まりの低下といった従来の問題点が解消される。従って、本発明によれば、測定時間を著しく短縮することができると共に、測定試料上の同一点についての複数種類の物理量や、化学量等の試料の特性の測定を、同一検査装置を用いて精度良く行なうことができる。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る検査装置１は、ＦＰＤに用いられる例えば第６世代、第７世代等のガラス基板Ｗ等に対応してその品位測定を行えるようにしたものであって、図１に示すように、床上に設置される矩形板状をなすベース２と、そのベース２上を水平長手方向（以下Ｘ軸方向とも言う）に移動可能に設けたステージ３と、前記ベース２上に長手方向と直交して跨るように設けた門型をなすヘッド支持体４と、前記ヘッド支持体４によって長手方向と直交する水平方向（以下Ｙ軸方向とも言う）及び鉛直方向（以下Ｚ軸方向とも言う）に移動可能に支持させた検査機器支持用ヘッド５と、その検査機器支持用ヘッド５に取り付けられた複数の検査機器６、７と、ステージ３及び検査機器支持用ヘッド５に対して制御信号を送信する情報処理装置８と、を備えている。そして、ステージ３の移動と検査機器支持用ヘッド５の移動とによって、ステージ３上に載置したガラス基板等のフラットなパネル部材Ｗの品位検査を行えるようしてある。ステージ３の移動量と検査機器支持用ヘッド５の移動量(制御量)はエンコーダによって規定される。

ベース２は、Ｘ軸方向寸法がおおよそ４９００ｍｍ、Ｙ軸方向寸法がおおよそ２３００ｍｍの大きさをなす板状のベース本体２１と、そのベース本体２１を支える伸縮可能な複数のベース支持脚２２とを備えており、各ベース支持脚２２の長さを調整することで床の不陸に拘わらずベース本体２１を水平に保てるように構成したものである。

ステージ３は、その上面に検査対象となるガラス基板等のフラットなパネル部材Ｗを載置するものであり、ベース本体２１に設けたレール部材２３（移動機構に相当）によってＸ軸方向にスライド可能に支持されている。

ヘッド支持体４は、ベース２の長手方向一端部に固定されるもので、ベース本体２１の各長辺部分から起立する一対の脚部材４１と、それら脚部材４１の上端にＹ軸方向に沿って横架させた横架材４２とを備えている。

検査機器支持用ヘッド５は、前記横架材４２の上面に設けたレール部材４３（移動機構に相当）によってＹ軸方向にスライド可能に支持されたヘッド基部５１と、そのヘッド基部５１に図示しない移動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）にスライド可能に支持されたヘッド本体５２とを備えたものである。このヘッド本体５２には、検査機器６、７を着脱可能に取り付けることができる。

第１の検査機器である検査機器６は、具体的には、膜厚計である。膜厚計６は、ステージ３に載置されたガラス基板Ｗに光を照射する光照射部６１と、光が照射されたガラス基板Ｗからの反射光を検出する光検出部６２とを備えており、ガラス基板W表面での光の入射光、反射光の偏光状態の変化を測定し、そこから得られたデータにより、第１の測定により得られる測定量である薄膜の膜厚や屈折率を算出する。その機器構成は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等のレーザ光源、偏光子等からなる光照射部６１と、フォトダイオード等の光検出部６２とを備えたものである。このような膜厚計６を用いているので、非接触、非破壊で高精度な測定を容易に行うことができる。膜厚計６は、測定された膜厚と、当該膜厚が測定されたガラス基板Ｗ上の位置とを、関連付けて記憶することができる。

第２の検査機器である検査機器７は、具体的には、抵抗率計である。抵抗率計７は、図示しない４本の針状の電極を備えており、これらをガラス基板Ｗ上の直線上に置き、外側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を測定し抵抗を求める。次に、求めた抵抗に、膜厚計６で求めたガラス基板Ｗ上の薄膜の厚さをかけて下記式に従い、第２の測定により得られる測定量である抵抗率を算出する。なお、第２の測定量は第１の測定量を参照して求められるものである。

ρ＝（π／ｌｏｇｅ２）（Ｖ／Ｉ）ｔ［Ωｃｍ］・・・（式１）

（ρ：抵抗率、Ｖ：電圧、Ｉ：電流、ｔ：膜厚）

情報処理装置８は、図２に示すように、ＣＰＵ８０１の他に、メモリ８０２、入出力チャンネル８０３、キーボード等の入力手段８０４、ディスプレイ等の出力手段８０５等を備えた汎用乃至専用のものであり、入出力チャンネル８０３にはＡ／Ｄコンバータ８０６、Ｄ／Ａコンバータ８０７、増幅器（図示しない）等のアナログ−デジタル変換回路が接続されている。

そして、ＣＰＵ８０１及びその周辺機器が、前記メモリ８０２の所定領域に格納されたプログラムに従って協働動作することにより、この情報処理装置８は、図３に示すように、偏差格納部８１、オフセット値格納部８２、位置制御部８３等として機能する。なお、この情報処理装置８は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていても構わない。

偏差格納部８１は、ステージ３と検査機器支持用ヘッド５が例えば初期状態（例えばステージ３がレール部材２３、検査機器支持用ヘッド５がレール４３、Ｚ方向移動機構のそれぞれ中央にあるとき）にあるときの例えばステージ３の中心を原点とした場合のステージ３上の基準点がある１つの目標座標に位置するように、ステージ３及び／又は検査機器支持用ヘッド５が移動したときの、基準点の実座標と目標座標との偏差を格納するものである。目標座標は初期状態にあるときの基準点を原点とした相対的な座標系での座標である。つまり基準点は絶対的な座標系ではｙ、ｚ方向に移動しないが、検査機器支持用ヘッド５が移動することにより相対的にｙ、ｚ方向に移動する。以下で詳細に説明するが、便宜のためＹ、Ｚ方向の検査機器支持用ヘッド５の移動はステージ３から見た相対的な座標系での移動に置き換えて説明する。これはヘッド５のＹ、Ｚ方向はステージ３の−Ｙ、−Ｚ方向の移動と同等であるからである。これら偏差は複数の目標座標について、レーザ距離計やオートフォーカス等の距離測定手段を用いて予め測定されたものであり、具体的には、初期位置にあるステージ３上の任意の点(基準点)が、ＸＹＺの各座標軸方向に目標座標分だけ移動するようにしたときの、実際の移動座標（実座標）が、レーザ距離計やオートフォーカス等の距離測定手段を用いて測定され、当該実座標と目標座標とのズレが、前記偏差として算出される。本実施形態では、ＸＹＺの各座標軸方向に対する偏差は、図４に示すように、それぞれが独立して格納される。この基準点はステージ３が剛体であるとすれば、ステージ３上のどこであっても構わない。

オフセット値格納部８２は、検査機器６と検査機器７との測定点のオフセット値を格納するものである。当該オフセット値は予め測定されたものであり、具体的には、検査機器６、７のいずれもが測定対象に光を照射して物理量の測定を行なうものである場合は、光の照射スポットの中心位置が光学顕微鏡により観察され、検査機器６、７の相互の照射スポットの中心位置間のズレが、検査機器６と検査機器７との測定点のオフセット値として測定される。一方、検査機器６、７の一方が測定対象に電流を流して物理量の測定を行なうものであり、他方が測定対象に光を照射して物理量の測定を行なうものである場合は、例えば、シリコンとアルミのように電気伝導度及び光の反射率が異なる物質をつなぎ合わせた標準試料を走査して、そのときの電気伝導度の変化した位置と反射スペクトルの変化した位置とのズレが、検査機器６と検査機器７との測定点のオフセット値として測定される。

位置制御部８３は、偏差格納部８１に格納された前記偏差及びオフセット値格納部８２に格納された前記オフセット値を参照して、複数の検査機器６、７のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、ステージ３及び／又は前記検査機器支持用ヘッド５を移動させるものである。位置制御部８３は、Ｘ方向制御部８３１とＹＺ方向制御部８３２とからなり、Ｘ方向制御部８３１はステージ３を制御し、ＹＺ方向制御部８３２は検査機器支持用ヘッド５を制御する。

なお、複数の検査機器６、７のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するとは、検査機器６、７の種類によって分解能が異なり、測定点の大きさも異なるので、検査機器６、７の測定点が少なくとも１部において重なり合えば、検査機器６、７の測定点が一致したものとする。

次に、本実施形態における検査装置１を用いてガラス基板Ｗ上の薄膜の膜厚等を測定する手順を図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、初期設定として、ステージ３が初期状態にあるときの例えばステージ３の中心を原点とした場合の検査機器６の測定点の位置情報（座標）を、オペレータがキーボード等の入力手段８０４により情報処理装置８に入力する（ステップＳ１）。

次いで、オペレータがキーボード等の入力手段８０４により情報処理装置８に制御信号を入力して、ステージ３を初期位置に移動させる（ステップＳ２）。

次いで、オペレータがキーボード等の入力手段８０４により情報処理装置８にガラス基板Ｗ上の測定を行う箇所（第１の測定箇所）の位置情報（座標）を入力する（ステップＳ３）。

そして、前記検査機器６の測定点の位置情報と第１の測定箇所の位置情報とから、ステージ３の中心が移動すべき目標座標（第１の目標座標）が算出されて、当該第１の目標座標のうちｘ座標のデータｘ_１を受け付けたＸ方向制御部８３１は、偏差格納部８１から当該目標座標に対するｘ座標の偏差Δｘ（Δｘ_１）を得て、第１の目標座標のｘ座標のデータを偏差Δｘにより補正して補正後の第１の目標座標（ｘ_１＋Δｘ_１）を算出する（ステップＳ４−１）。

一方、当該第１の目標座標のうちｙｚ座標のデータ（ｙ_１，ｚ_１）を受け付けたＹＺ方向制御部８３２は、偏差格納部８１から当該第１の目標座標に対するｙｚ座標の偏差Δｙ（Δｙ_１）及びΔｚ（Δｚ_１）を得て、第１の目標座標のｙｚ座標のデータを偏差Δｙ及びΔｚにより補正して補正後の第１の目標座標（ｙ_１＋Δｙ_１，ｚ_１＋Δｚ_１）を算出する（ステップＳ４−２）。

続いて、Ｘ方向制御部８３１がステージ３に制御信号を送信し、当該制御信号を受けたステージ３の中心が補正後の第１の目標座標（ｘ_１＋Δｘ_１）に移動するように、レール部材２３にそってステージ３をＸ軸方向にスライドさせるように制御する（ステップＳ５−１）。このように制御すれば、ステージ３の中心の実座標がｘ_１になるように、ステージ３が移動されることになる。

また、ＹＺ方向制御部８３２が検査機器支持用ヘッド５に制御信号を送信し、当該制御信号を受けた検査機器支持用ヘッド５が、補正後の第１の目標座標（ｙ_１＋Δｙ_１，ｚ_１＋Δｚ_１）に移動するように、レール部材４３にそってY軸方向にヘッド基部５１をスライドさせ、ヘッド本体５２を鉛直方向(Ｚ軸方向)にスライドさせるように制御する（ステップＳ５−２）。

そして、膜厚計６によりガラス基板Ｗ上の薄膜の膜厚を測定する（ステップＳ６）。当該膜厚と第１の目標座標が関連付けて記憶される。

引き続いて、抵抗率を測定する場合は（ステップＳ７）、Ｘ方向制御部８３１は、オフセット値格納部８２から膜厚計６の測定点と抵抗率計７の測定点とのオフセット値のうちｘ座標分Δｘ_ｏ（Δｘ_ｏ１）を得て、補正後の目標座標のｘ座標のデータ（ｘ_１＋Δｘ_１）をΔｘ_ｏにより更に補正して、オフセット値分を更に補正した補正後の目標座標（ｘ_１＋Δｘ_１＋Δｘ_ｏ１）を算出する（ステップＳ８−１）。

一方、ＹＺ方向制御部８３２は、オフセット値格納部８２から膜厚計６の測定点と抵抗率計７の測定点とのオフセット値のうちｙｚ座標分のΔｙ_ｏ及びΔｚ_ｏ（Δｙ_ｏ１，Δｚ_ｏ１）を得て、補正後の目標座標のｙｚ座標のデータ（ｙ_１＋Δｙ_１，ｚ_１＋Δｚ_１）をΔｙ_ｏ及びΔｚ_ｏにより更に補正して、オフセット値分を更に補正した補正後の目標座標（ｙ_１＋Δｙ_１＋Δｙ_ｏ１，ｚ_１＋Δｚ_１＋Δｚ_ｏ１）を算出する（ステップＳ８−２）。

オフセット値分の補正をより詳細に説明すると、後述の第１の測定箇所（本実施例では膜厚計６の測定点）から第２の測定箇所（本実施例では抵抗率計７の測定点）に移動する場合と同じように偏差を用いて目標座標を補正する。

続いて、Ｘ方向制御部８３１がステージ３に制御信号を送信し、当該制御信号を受けたステージ３がの中心オフセット値と偏差分を更に補正した補正後の目標座標に移動するように、レール部材２３にそってステージ３をＸ軸方向にスライドさせるように制御する（ステップＳ９−１）。

また、ＹＺ方向制御部８３２が検査機器支持用ヘッド５に制御信号を送信し、当該制御信号を受けた検査機器支持用ヘッド５が、オフセット値と偏差分を更に補正した補正後の目標座標に移動するように、レール部材４３にそってY軸方向にヘッド基部５１をスライドさせ、ヘッド本体５２を鉛直方向(Ｚ軸方向)にスライドさせるように制御する（ステップＳ９−２）。

そして、抵抗率計７によりガラス基板Ｗ上の薄膜のＶ／Ｉを測定する（ステップＳ１０）。当該Ｖ／Ｉは第１の目標座標と関連付けられて記憶される。ステップＳ６での第１の目標座標がステップＳ１０での第１の目標座標と同じであれば式１に基づいて抵抗率が算出される。この抵抗率も第１の目標座標と関連付けられて記憶される。

第１の測定箇所に引き続いて、ガラス基板Ｗ上の他の箇所（第２の測定箇所）の測定を行う場合は、ステージ３が初期位置にあると仮定した場合の第２の測定箇所の位置情報を情報処理装置８に入力する。すると、前記検査機器６の測定点の位置情報（ｘ_１）と第２の測定箇所の位置情報（第２の目標座標ｘ_２）とから第１の測定箇所から第２の測定箇所にステージ３が移動するための移動量が算出される。すなわち、当該第２の目標座標に対応する偏差分に相当する補正がなされ、その補正後の第２の目標座標（ｘ_１＋Δｘ_１）から、既にステージ３（又は検査機器支持用ヘッド５）が移動した補正後の第１の目標座標分（ｘ_２＋Δｘ_２）の距離量を相殺した座標分（第２の目標座標−第１の目標座標）（ｘ_１−ｘ_２＋Δｘ_１−Δｘ_２）が移動量として算出される。なお説明ではｘ座標のみについて説明したが、ｙ、ｚ座標についても同様である。

このように構成した本実施形態に係る検査装置１によれば、検査機器６、７の測定点の位置補正に使用する偏差や検査機器６、７間のオフセット値のデータが、予め情報試料装置８に格納されているので、測定試料上のアライメント用パターンを指標とするパターン認識を行なわずに測定点の位置を補正することが可能となる。このため、本実施形態によれば、従来法において問題となっていた、測定試料ごとの画像コントラストやレーザ反射率の相違に起因する位置補正精度の低下や、パターン認識のための画像処理やレーザ強度処理に時間がかかることによる歩留まりの低下が、解消される。従って、本実施形態によれば、従来に比べて遥かに迅速に測定が行なえると共に、ガラス基板Ｗ上の同一点について膜厚と抵抗率との異なる物理量や、化学量等の試料の特性の測定を、同一検査装置１を用いて精度良く行なうことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

検査装置１は、抵抗率計７に代えて又は抵抗率計７に加えて、応力測定計を備えていて、ガラス基板Ｗ上の薄膜の応力を測定することができるように構成してあってもよい。このような応力測定計としては、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等のレーザ光源等からなる光照射部と、位置検出センサ（ＰＳＤ）等の光検出部とを備えていて、ガラス基板Ｗ上を走査するレーザの反射角度から曲率半径（反り）を計算するレーザ変位計が挙げられる。なお、薄膜の応力は以下の式に従い算出される。この応力算出時に、エリプソ等の膜厚計で得られた膜厚値を用いることができる。

σｆ＝Ｅｓｔｓ２／｛６（１−νｓ）ｔｆＲ｝

（σｆ：応力値、Ｅｓ：ヤング率、ｔｓ：ガラス基板厚、ｔｆ：膜厚、νｓ：ポアソン比、Ｒ：曲率半径）

更に、前記実施形態では１つの検査機器支持用ヘッド５に２種類の検査機器６，７が取り付けられていたが、検査機器支持用ヘッド５が複数個設けてあって、複数の検査機器６、７それぞれが別個の検査機器支持用ヘッド５に取り付けられていてもよい。

また、前記実施形態では、ステージ３や検査機器支持用ヘッド５を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にスライドさせるには、それぞれ別個の移動機構が使用されていたが、２方向以上への移動が同一の移動機構によって行われても良い。例えば、１つの移動機構によって、ステージ３がＸ軸方向及びＹ軸方向に（即ち水平面上を）移動するように構成してある場合は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の偏差は、ステージ３に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向から照射されたレーザにより測定されて、例えば図６に示すように、Ｘ軸方向の偏差とＹ軸方向の偏差とが関連付けて格納される。なお、第１の測定と第２の測定の順序は逆でも構わない。

また、予め測定された目標座標以外にステージ３を移動してガラス基板Ｗ上の点の測定を行なう場合は、目標座標について予め測定された偏差から算出した近似式を用いて線形補正等により当該点の移動量を補正する。

また偏差による目標座標の補正ではなく、偏差から求めた実際の移動量を求め、これからステージ３等の制御量を求めるようにしても良い。つまり偏差格納部８１に図４のようにｘ_１に対してΔｘ_１の偏差が格納されている場合、ｘ_１＋Δｘ_１移動させるというオペレータ等の入力に対してエンコーダが、ｘ_１だけステージが移動したと認識するように制御するようにしてもよい。

前記ステージ又は前記検査機器支持用ヘッドが移動した場合、指令された位置と実際に移動した位置について位置決め誤差があるが、この位置決め誤差は常に再現されるものであるとは限らない。特に、検査装置の周囲の雰囲気の温度変化によって、例えば、レール部材とステージ間の摺動抵抗が変化する、又は、熱膨張等によってレール部材の取り付け自体が変化する等して、位置決め誤差が変化してしまう。また、雰囲気の温度変化によって、同じ位置へステージを移動させたとしても同じ姿勢になっているとは限らない。すなわち、ステージやレール部材の機械による誤差は温度変化によって、再現しないことがある。

位置決め誤差や姿勢変化が再現しない場合に、過去に異なる条件で測定された偏差やオフセット値を用いて測定点の位置を補正したとしても、再現していない誤差の分だけ補正の精度が落ちてしまう。かといって、検査中にありうる全ての温度について偏差やオフセット値を予め測定しておき、マップとして保有しておくことはその作業量から考えて非現実的である。

このような問題を簡単に解決するには、検査装置が隔壁等によって仕切られる検査室内に設けられ、その検査室内の雰囲気の温調を行う第１温調機構とを更に備え、当該第１温調機構は、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び／又は前記オフセット値格納部に格納されたオフセット値が測定された時の雰囲気の温度である設定温度に前記雰囲気を温調するものである検査システムであればよい。

ここで、検査室はクリーンルームなどのようなものであっても構わないし、エンクロージャーのような隔壁等で仕切られた空間内を検査室とするものであっても構わない。また、検査室内は密閉されているものであってもよいし、一部外部に開放されているようなものであっても構わない。

具体的には、図７に示すように前記検査装置１は周囲を囲む隔壁によって形成される検査室Ｒに配置してあり、前記検査室Ｒの上部には検査室内の温調された空気を送風する第１温調機構ＡＣ１が設けてある。前記第１温調機構は、送風する空気を温調する第１温調部ＡＣ１１と、前記検査室の上部中央部に設けられ、前記第１温調部ＡＣ１１において温調された空気を検査室内の上方から下方へと送風するファンを有した送風機構ＡＣ１２と、検査室Ｒ内の温度を測定するための雰囲気温度測定部ＴＭ１を備えたものである。前記第１温調部ＡＣ１１は、前記雰囲気温度測定部ＴＭ１で測定された雰囲気温度と、予め設定された偏差やオフセット値を測定した時の基準雰囲気温度とに基づいて、空気を温調するものであり、前記検査室Ｒ内の雰囲気温度が基準雰囲気温度となるように温度の制御を行うものである。なお、前記第１温調部ＡＣ１１は、その振動を検査装置１に伝えないように床等に設置してある。

このようなものであれば、偏差やオフセット値が測定された時の温度に雰囲気の温度を温調するので、偏差やオフセット値が測定された時の機械の誤差が再現しやすくなる。従って、ステージや検査機器支持用ヘッドの位置決めの誤差や姿勢が偏差やオフセット値が測定された時に生じていたものと略同じになるので、予め測定しておいた偏差やオフセット値によって非常に精度の高い測定点の位置の補正を行うことができるようになる。

しかも、補正の基準となる偏差やオフセット値の測定をある温度だけで行っておけばよいので、基準測定の手間を増やすこともない。

また、雰囲気の温度が偏差やオフセット値が測定された時と同じ温度に保たれていたとしても、ステージとレール部材間のように摺動抵抗がある部分では発熱によって摩擦が変化し、位置決め精度や姿勢が変化してしまうことがある。このような変化があった場合にも、やはり、予め測定した偏差やオフセット値で補正を行ったとしても変化した分だけ測定点の位置の補正ができなくなってしまう。

このような問題を解決するには、前記移動機構の温調を行う第２温調機構を更に備えたものであればよい。特にレール部材の摺動抵抗による発熱による温度上昇を抑えるように前記第２温調機構は温調するものであればよい。また、レール部材の温度を偏差やオフセット値を測定した時の温度にしておけば、最も精度よく測定点の位置の補正を行うことができる。

具体的には、図７に示されるように、前記レール部材２３に熱電対等の移動機構温度測定部ＴＭ２を設けておき、移動機構温度測定部ＴＭ２で測定される温度が、偏差やオフセット値を測定した時の温度となるように、第２温調機構ＡＣ２によって温調するものである。

前記第２温調機構ＡＣ２は、前記移動機構温度測定部ＴＭ２から測定温度と予め設定してある偏差やオフセット値を測定した時の移動機構の温度とに基づいて、送風する空気の温調を行う第２温調部ＡＣ２１と、前記検査室Ｒの隔壁の側面に設けられ、前記レール部材の側方から空気を送風する側面部送風口ＡＣ２２と、前記温調部ＡＣ２１と側面部送風口ＡＣ２２とを接続する送風パイプＡＣ２３とから構成してある。なお、前記第２温調部ＡＣ２１は、その振動を検査装置１に伝えないように床等に設置してある。

このように空気を送ることによって移動機構の温調を行って良いし、レール部材や摩擦が発生する箇所にペルチェ素子等によって冷却するようなものであっても構わない。また、レール部材やレール部材以外の移動機構の可動部分を温調するものであっても構わない。

実際の測定において測定点の位置を精度よく補正する事ができるようにするには、検査機器間の測定点のオフセット値を精度よく測定しておく必要がある。

検査機器を用いてオフセット値を精度よく測定するには、偏差格納部に前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を予め格納した状態において、前記複数の検査機器の測定点を同時に検出する測定点検出器と、前記測定点検出器で検出された１つの検査機器の測定点の位置をオフセット基準点として、他の検査機器の測定点が前記オフセット基準点と一致するまで前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させたときの移動量を格納する移動量格納部と、前記偏差格納部に格納されている偏差を用いて前記移動量を補正して、実際の移動量を算出しオフセット値とするオフセット値算出部とを備えたものであればよい。

このようなものであれば、検査装置の移動機構やエンコーダを利用してオフセット値を測定する事ができ、その移動量を偏差格納部に格納してある偏差を用いて補正しているので、精度よくオフセット値を算出し、オフセット格納部に格納することができる。しかも、機械のくせなどが偏差には表れているので、外部の測定器を用いてオフセット値を測定するよりも、実際の測定に則した形でオフセット値を測定することができる。

より具体的には、例えば、検査機器が光学的に非接触で測定を行うものの場合、前記測定点検出器としては、ＣＣＤ等の２次元の位置検出を行える位置検出器を用い、Ｚ軸方向に関してはビームの強度によって測定を行えばよい。

オフセット値を測定する動作について説明する。準備として、ステージ上に位置合わせのために、目印となる長方形状のパターンが形成されたウエハ等を設けておき、そのウエハの上方からパターンを含むように撮像できるようＣＣＤを検査機器支持ヘッドに固定しておく。

まず、図８（ａ）に示すよう、例えばエリプソメータの測定点Ｅと、光干渉計の測定点Ｈと、パターンＰをＣＣＤで検出する。次に、図８（ｂ）に示すようにエリプソメータの測定点Ｅを前記パターンＰのある頂点と一致するようステージ及び検査機器支持用ヘッドを移動させる。このエリプソメータの測定点Ｐの位置をオフセット基準点とする。

そして、図８（ｃ）に示すように光干渉計の測定点Ｈが前記オフセット基準点となるようにステージを移動させる。このときのＸＹＺ方向それぞれの移動距離Ｄを移動量格納部が格納し、その値をオフセット算出部が偏差格納部に格納されている偏差によって補正することによって実際の測定点間のオフセットが算出される。

また、前記オフセット基準点と他の検査機器の測定点を一致させるのは、ＣＣＤの位置情報をもとに指令値を生成し、フィードバック制御を行うようにしてもよいし、ＣＣＤの測定結果等を目視しながら、一致させるようにしても構わない。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせが考えられる。

本発明の一実施形態に係る検査装置の全体斜視図（ただし情報処理装置は模式的に記載してある）。同実施形態における情報処理装置の機器構成図。同実施形態における情報処理装置の機能構成図。同実施形態におけるＸＹＺ軸方向の偏差をそれぞれ独立して格納するテーブルの１例。同実施形態における測定方法を示すフローチャート。他の実施形態におけるＸ軸方向の偏差とＹ軸方向の偏差を格納するテーブルの１例。別の実施形態に係る検査装置の全体斜視図。オフセット値を算出するための手順を示す模式図。

符号の説明

１・・・検査装置
３・・・ステージ
２３・・・レール部材（移動機構）
４３・・・レール部材（移動機構）
５・・・検査機器支持用ヘッド
６・・・膜厚計（検査機器）
７・・・抵抗率計（検査機器）
ＡＣ１・・・第１温調機構
ＡＣ２・・・第２温調機構

Claims

試料を載置するためのステージと、
１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、
前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、
前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を格納する偏差格納部と、
前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を格納するオフセット値格納部と、
前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる位置制御部と、を備えている検査装置。
請求項１記載の検査装置と、
前記検査装置の周囲の雰囲気を温調する第１温調機構を備え、
当該第１温調機構は、前記偏差格納部に格納された前記偏差及び／又は前記オフセット値格納部に格納されたオフセット値が測定された時の雰囲気の温度である設定温度に前記雰囲気を温調することを特徴とする検査システム。
前記移動機構の温調を行う第２温調機構を更に備えたものである請求項２記載の検査システム。
試料を載置するためのステージと、
１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、
前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、を備えている検査装置を用いて測定を行なう場合に測定点の位置を補正する方法であって、
前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を測定する工程と、
前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を測定する工程と、
前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる工程と、を有する位置補正方法。
試料を載置するためのステージと、
１又は複数の検査機器を支持可能な検査機器支持用ヘッドと、
前記検査機器支持用ヘッドに対して前記ステージが相対的に移動可能であるように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを支持している移動機構と、を備えている検査装置を構成するコンピュータに対して、
前記ステージ上の基準点が目標座標に位置するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドが移動したときの、前記基準点の実座標と前記目標座標との偏差を格納する偏差格納部、
前記複数の検査機器の測定点間のオフセット値を格納するオフセット値格納部、及び、
前記偏差格納部に格納された前記偏差及び前記オフセット値格納部に格納された前記オフセット値を参照して、前記複数の検査機器のうちのいずれか１つの検査機器の測定点と他の検査機器の測定点とが一致するように、前記ステージ及び／又は前記検査機器支持用ヘッドを移動させる位置制御部、としての機能を実現させるためのプログラム。