JP2009276313A - 基板表裏面パターン位置測定方法及びその方法を用いた測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスク基板の法線が、測定用ステージの回転軸（線Ｏ―Ｏ’）に対してずれているような場合においても、精度よくフォトマスク基板の表面および裏面のマーク等の位置ずれを測定することができる基板表裏面パターン位置測定方法・測定装置を提供する。
【解決手段】本発明は、フォトマスク基板１の表面に形成されたパターンと、該フォトマスク基板１の裏面に形成されたパターンとの位置ずれを測定するフォトマスク基板１表裏面パターン位置測定方法において、回転可能な測定用ステージ１０上で、該測定用ステージ１０の１８０°回転前後の２回の測定により該フォトマスク基板１の表面のパターンと裏面のパターンの位置ずれ量を求める位置ずれ量測定ステップと、該フォトマスク基板１の法線と該測定用ステージ１０の回転軸との角度差を求める角度差測定ステップと、前記位置ずれ量と前記角度差とから真の位置ずれ量を算出する真値位置ずれ量算出ステップと、からなることを特徴とするフォトマスク基板１表裏面パターン位置測定方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク基板の表裏面のマーク等の位置ずれを測定する基板表裏面パターン位置測定方法及びその方法を用いた測定装置に関する。

近年、半導体集積回路における高集積化および微細化に伴い、半導体基板（以下、単にウェハと称する）上に形成される回路パターンの微細化も急速に進んできている。このような半導体集積回路の高集積化・微細化技術においては、フォトリソグラフィ技術の寄与が大きい。このフォトリソグラフィ技術とは、ウェハ上に塗布されたフォトレジストにフォトマスク（原画）上のパターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用いて下層の被エッチング膜をパターニングする技術である。

フォトリソグラフィ技術において用いられるフォトマスクには通常一方の面にのみ原画パターンが形成されるが、特殊なものにはフォトマスク表面および裏面の両方にパターンが形成さているものがある。このようなフォトマスクとしては、特許文献１（特開２００３−１５６８３２号公報）ものがある。特許文献１のものは、レンズの収差を計測できる収差計測用フォトマスクであり、収差計測を行うために、フォトマスク基板の表面には複数の計測用開口パターンが形成され、フォトマスク基板の裏面には複数の計測用開口パターンの各々への露光光の各入射角度を実質的に異ならせるための裏面開口パターンを有する遮光膜が形成された構成となっている。

特許文献１に記載されているような表面および裏面の両方にパターンが形成されるフォトマスク基板においては、表面のパターンと裏面のパターンの位置ずれを測定する、というニーズが発生する。ここで、図面を参照しつつ従来行われていたフォトマスク基板の表裏面の位置ずれを測定する方法について説明する。

図１１は、従来のフォトマスクやウエハ等の平行平面基板の表裏面のマークやパターン等の位置ずれを測定する方法の原理を説明するための図である。図１１は、フォトマスク基板の測定の様子を側面からみたものであり、１はフォトマスク基板、２は上面側対物レンズ、３は下面側対物レンズ、１０は測定用ステージをそれぞれ示している。フォトマスク基板１の表面の点Ｐと、裏面の点Ｑの画像は、画像取得装置で取得し、モニター画面に表示されるが、これらの点Ｐ、点Ｑの位置ずれを測定する場合を例に説明する。

フォトマスク基板１は、測定用ステージ１０上に載置されて、フォトマスク基板１上面から上面側対物レンズ２によって、また、フォトマスク基板１下面から下面側対物レンズ３によって、観測されることによって、モニター上で位置が測定される。測定用ステージ１０は、フォトマスク基板１を載置したまま線Ｏ―Ｏ’を中心として回転可能に構成されている。また、図中、線Ｔ―Ｔ’は、上面側対物レンズ２の光軸、線Ｂ―Ｂ’は下面側対物レンズ３の光軸をそれぞれ示している。

図１２は、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図１２（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐを測定している様子であり、図１２（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑを測定している様子である。ここで、図１２におけるｘ軸、ｙ軸の原点は、測定用ステージ１０の回転軸である線Ｏ―Ｏ’が通過する点であり、図１１において、ｘ軸方向は図面左から右への方向と定義するものとし、ｙ軸方向は紙面表面から裏面への方向と定義する。図１２の状態において、任意の点を原点として測定された点Ｐの位置を（Ｘ_t0，Ｙ_t0）、点Ｑの位置を（Ｘ_b0，Ｙ
_b0）とする。座標の添え字中、ｔはｔｏｐの略であり、ｂはｂｏｔｔｏｍの略であり、０は０°の略である。

測定用ステージ１０の回転軸である線Ｏ―Ｏ’や、上面側対物レンズ２の光軸である線Ｔ―Ｔ’や下面側対物レンズ３の光軸である線Ｂ―Ｂ’は厳密に精度あわせがしてあれば、図１２の状態において測定された点Ｐや点Ｑの位置から、それぞれの点の位置のずれが測定できるが、実際には、これらの線の精度を合わせることは困難である。

そこで、次に、点Ｐおよび点Ｑのそれぞれを、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で測定する。図１３は、測定用ステージ１０を１８０°回転して、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図１３（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐ₁₈₀を測定している様子であり、図１３（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑ₁₈₀を測定している様子である。図１３においては、点Ｐ₁₈₀、点Ｑ₁₈₀それぞれはｘｙ座標の原点を中心に１８０°回転した状態となる。ここで、図１３の状態において測定された点Ｐ₁₈₀の位置を（Ｘ_t180，Ｙ_t180）、点Ｑ₁₈₀の位置を（Ｘ_b180，Ｙ_b180）とする。

上面側対物レンズ２による点Ｐの観測において、測定用ステージ１０を回転する前後のｘ軸方向の位置ずれをΔＸ_t、ｙ方向の位置ずれをΔＹ_t、回転軸を原点とした時の位置を（Ｘ_tr，Ｙ_tr）とすると、次の（１）、（２）式が成立する。
ΔＸ_t＝Ｘ_t0−Ｘ_t180＝２・Ｘ_tr （１）
ΔＹ_t＝Ｙ_t0−Ｙ_t180＝２・Ｙ_tr （２）
また、下面側対物レンズ３による点Ｑの観測において、測定用ステージ１０を回転する前後のｘ軸方向の位置ずれをΔＸ_b、ｙ方向の位置ずれをΔＹ_b、回転軸を原点とした時の位置を（Ｘ_br，Ｙ_br）とすると、次の（３）、（４）式が成立する。
ΔＸ_b＝Ｘ_b0−Ｘ_t180＝２・Ｘ_br （３）
ΔＹ_b＝Ｙ_b0−Ｙ_b180＝２・Ｙ_br （４）
この操作をする事により図１５に示すように、表裏同一の回転中心からの位置ずれ量に置き換える事ができる。

点Ｐと点Ｑの位置ずれは、もともと次の（５）、（６）式である。
ΔＸ＝Ｘ_br−Ｘ_tr （５）
ΔＹ＝Ｙ_br−Ｙ_tr （６）
本測定原理においては、（Ｘ_t0，Ｙ_t0）および（Ｘ_b0，Ｙ_b0）を厳密に測定する代わりに、（１）〜（４）の式を用いて、点Ｐと点Ｑの位置ずれ量を、ΔＸ_t、ΔＹ_t、ΔＸ_b、ΔＹ_bの測定結果を用いて次の（７）、（８）式のように計算する。
（点Ｐと点Ｑの位置ずれ量）
ΔＸ＝Ｘ_br−Ｘ_tr＝（ΔＸ_b−ΔＸ_t）／２ （７）
ΔＹ＝Ｙ_br−Ｙ_tr＝（ΔＹ_b−ΔＹ_t）／２ （８）
すなわち、本測定方法によれば、測定用ステージ１０を回転する前後のｘ軸方向の位置ずれ量、ｙ軸方向の位置ずれ量を用いることにより、光軸等の位置あわせ、精度あわせを不要として、フォトマスク基板１の両面の各ポイント間の位置ずれ量を測定することが可能となる。
特開２００３−１５６８３２号公報

ところで、上記のような従来のフォトマスク基板の表裏面の位置ずれを測定する方法によれば、次の図１４に示されるような場合に問題が発生する。図１４は、フォトマスク基板１の表裏面のマークやパターン等の位置ずれを測定する方法において、測定用ステージ
１０上のフォトマスク基板１の法線が測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）からずれた場合を示す図である。なお、図１４において、図１１における参照符号と同一の参照符号が付されているものは、図１１と同一の構成であるので説明については省略する。

図１４は、例えば、測定用ステージ１０上面の平滑性などに問題があり、図のようにフォトマスク基板１の法線が測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）に対してφずれたような場合である。このような場合、例えば、フォトマスク基板１の厚さが６３５０μｍで、φが０．００４５°でると、上記のフォトマスク基板の表裏面の位置ずれを測定する方法によれば、０．５μｍの誤差を生じることとなり、大きな問題となっていた。

本発明は以上のような課題を解決するためのもので、請求項１に係る発明は、基板の表面に形成されたパターンと、該基板の裏面に形成されたパターンとの位置ずれを測定する基板表裏面パターン位置測定方法において、回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の２回の測定により該基板の表面のパターンと裏面のパターンの位置ずれ量を求める位置ずれ量測定ステップと、該基板の法線と該ステージの回転軸との角度差を求める角度差測定ステップと、前記位置ずれ量と前記角度差とから真の位置ずれ量を算出する真値位置ずれ量算出ステップと、からなることを特徴とする基板表裏面パターン位置測定方法である。

また、請求項２に係る発明は、厚さＴの基板の表面に形成された表面パターンと、該基板の裏面に形成された裏面パターンとの位置ずれを測定する基板表裏面パターン位置測定方法において、回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の表面パターンのｘ軸方向の位置ずれΔＸ_t、ｙ方向の位置ずれΔＹ_tを測定するステップと、回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の裏面パターンのｘ軸方向の位置ずれΔＸ_b、ｙ方向の位置ずれΔＹ_bを測定するステップと、該基板の法線と該ステージの回転軸との角度差（θx，θy）を測定するステップと、真の位置ずれ量（ｄＸ，ｄＹ）を
ｄＸ＝（ΔＸ_b−ΔＸ_t）／２＋Ttanθx
ｄＹ＝（ΔＹ_b−ΔＹ_t）／２＋Ttanθy
により算出するステップと、からなることを特徴とする。

また、請求項3に係る発明は、請求項１又は請求項2に記載の基板表裏面パターン位置測定方法を用いた測定装置である。

本発明の実施の形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法によれば、フォトマスク基板の法線が、測定用ステージの回転軸（線Ｏ―Ｏ’）に対してずれているような場合においても、精度よくフォトマスク基板の表面および裏面のマークやパターン等の位置ずれを測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１に、本発明の実施の形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法における測定原理を示す図である。図１は、フォトマスク基板の測定の様子を側面からみたものであり、１はフォトマスク基板、２は上面側対物レンズ、３は下面側対物レンズ、１０は測定用ステージ、２０はオートコリメータをそれぞれ示している。

フォトマスク基板１は、測定用ステージ１０上に載置されて、フォトマスク基板１上面から上面側対物レンズ２によって、また、フォトマスク基板１下面から下面側対物レンズ３によって、観測されることによって、位置が測定される。測定用ステージ１０は、フォ
トマスク基板１を載置したまま線Ｏ―Ｏ’を中心として回転可能に構成されている。また、図中、線Ｔ―Ｔ’は、上面側対物レンズ２の光軸、線Ｂ―Ｂ’は下面側対物レンズ３の光軸をそれぞれ示している。

本発明の実施の形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法における主要となる考え方は、背景技術の欄で説明したものと大きく相違するものではないが、本発明の基板表裏面パターン位置測定方法においては、フォトマスク基板１の法線が測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）に対してずれているような場合、所謂、角度ずれが生じているような場合の補正も考慮された基板表裏面パターン位置測定方法となっている。

上記の補正を行うために、本実施形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法においては、オートコリメータ２０が設けられており、このオートコリメータ２０によって、フォトマスク基板１の放線と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）との角度差を測定する構成となっている。

このオートコリメータ２０は、フォトマスク基板１上面に対して入射光を射出し、フォトマスク基板１上面からの反射光を観測することによって、後述のように定義される（θx，θy）を求めるものである。オートコリメータ２０には、不図示のチルト機構が設けられており、フォトマスク基板１に対する入射光の入射角を調整することができるようになっている。

図２は、本発明の基板表裏面パターン位置測定方法におけるフォトマスク基板１の角度ずれの定義を示す図である。図２におけるｘ軸、ｙ軸の原点は、測定用ステージ１０の回転軸である線Ｏ―Ｏ’が通過する点であり、図１において、ｘ軸方向は図面左から右への方向と定義するものとし、ｙ軸方向は紙面表面から裏面への方向と定義する。このようなｘ軸、ｙ軸の定義については、背景技術の欄で説明した事項と相違するものではない。フォトマスク基板１の角度ずれの定義は、図２に示すように、上記のように定義されたｙ軸の周りの角度ずれをθx、ｘ軸周りの角度ずれをθyとする。オートコリメータ２０は、この（θx，θy）、すなわち、フォトマスク基板１の放線と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）との角度差を観測することができるようになっている。

本発明の実施形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法を実現するためには、オートコリメータ２０からの入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とが一致している必要がある。そこで、次に、オートコリメータ２０からの入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とを一致させるための方策について、図３乃至図７を参照しつつ具体的に説明する。

図３乃至図５は、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とが一致していない状態の例を示す図である。また、図６及び図７は、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とが一致している状態の例を示す図である。なお、図３乃至図７それぞれに示された状態は、誇張的表現されており、実際にはこのような顕著な光軸−回転軸等のずれがあるわけではない。

図３乃至図７のいずれの図においても、（Ａ）は測定用ステージ１０を回転していない状態（この状態を回転０°などと称する）を示しており、（Ｂ）は（Ａ）の状態におけるオートコリメータ２０側での反射光の観察像を示しており、（Ｃ）は測定用ステージ１０を１８０°回転した状態を示しており、（Ｄ）は（Ｃ）の状態におけるオートコリメータ２０側での反射光の観察像を示している。前記光軸及び前記回転軸とを一致させるために、観測することが可能なのは、いずれの図の（Ｂ）及び（Ｄ）である。

図３は、測定用ステージ１０を回転していない状態と測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で観察される反射光の観察像とがいずれも、同一の位置で観察される場合を示している。このような場合には、図３（Ａ）及び（Ｃ）に示されるように、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とは一致していない状態であるので、不図示のチルト機構を調整することによって前記光軸と前記回転軸とを合わせるようにする。

図４は、測定用ステージ１０を回転していない状態で観察される反射光の観察像は入射光が射出される位置となるが、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で観察される反射光の観察像は当該位置とは異なる場合を示している。このような場合には、図４（Ａ）及び（Ｃ）に示されるように、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とは一致していない状態であるので、不図示のチルト機構を調整することによって前記光軸と前記回転軸とを合わせるようにする。

図５は、測定用ステージ１０を回転していない状態で観察される反射光の観察像と、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で観察される反射光の観察像とが、入射光の射出位置（原点）を間に置くような配置となる場合を示している。このような場合には、図５（Ａ）及び（Ｃ）に示されるように、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とは一致していない状態であるので、不図示のチルト機構を調整することによって前記光軸と前記回転軸とを合わせるようにする。

図６は、測定用ステージ１０を回転していない状態で観察される反射光の観察像と、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で観察される反射光の観察像との中点が入射光の射出位置（原点）となる場合を示している。このような場合には、図６（Ａ）及び（Ｃ）に示されるように、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とは一致している状態であるので、不図示のチルト機構を調整することなく、本発明の基板表裏面パターン位置測定方法を実施することができる。

図７は、測定用ステージ１０を回転していない状態と測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で観察される反射光の観察像とがいずれも、入射光の射出位置（原点）となる場合を示している。このような場合には、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示されるように、オートコリメータ２０の入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とは一致している状態であるので、不図示のチルト機構を調整することなく、本発明の基板表裏面パターン位置測定方法を実施することができる。

以上に示すようにして、オートコリメータ２０からの入射光の光軸と測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）とが一致するようにチルト機構を調整するなどを行った上で、基板表裏面パターン位置測定方法を実施する。

図８は、本発明の基板表裏面パターン位置測定方法において、フォトマスク基板１に（θx，θy）の角度ずれが生じた場合を示す図である。ここで、簡単のために位置ずれのないフォトマスク基板１の表面上の点Pと、裏面上の点Qについて考える。なお、（θx，θy）については、前述の通りオートコリメータ２０の測定によって求めるものである。

図８に示す（θx，θy）の角度ずれによって、上面側対物レンズ２からの観測、および、下面からの下面側対物レンズ３による観測がずれることとなり、そのずれ量は、図面からも分かるとおり、Ttanθx、Ttanθyとなる。（なお、以下、簡単のために、線Ｏ―Ｏ’がP点を通るものと仮定する。）
図９は、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図９（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐを測定してい
る様子であり、図９（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑを測定している様子であり、上記のようにフォトマスク基板１に（θx，θy）の角度ずれが生じた場合の点Pおよび点Qの測定は図９に示すとおりである。

次に、点Ｐおよび点Ｑのそれぞれを、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で測定する。この方法についても、背景技術において記載したとおりである。図１０は、測定用ステージ１０を１８０°回転して、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図１０（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐ₁₈₀を測定している様子であり、図１０（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑ₁₈₀を測定している様子である。図１０においては、背景技術において記載したとおり、点Ｐ₁₈₀、点Ｑ₁₈₀それぞれはｘｙ座標の原点を中心に１８０°回転した状態となる。

以上からも分かるように、図８に示す（θx，θy）の角度ずれが生じたような場合には、そのずれ量に基づく（Ttanθx、Ttanθy）分を補正する必要がある。

以上に基づいて、一般化を行う。ここでは図８及び、再び図１２、図１３、図１５を利用することによって説明する。

図１２は、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図１２（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐを測定している様子であり、図１２（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑを測定している様子である。図１２におけるｘ軸、ｙ軸の原点は、測定用ステージ１０の回転軸である線Ｏ―Ｏ’が通過する点とする。また、図８において、ｘ軸方向は図面左から右への方向と定義するものとし、ｙ軸方向は紙面表面から裏面への方向と定義する。図１２の状態において、任意の点を原点として測定された点Ｐの位置を（Ｘ_t0，Ｙ_t0）、点Ｑの位置を（Ｘ_b0，Ｙ_b0）とする。座標の添え字中、ｔはｔｏｐの略であり、ｂはｂｏｔｔｏｍの略であり、０は０°の略である。

また、オートコリメータ２０の測定によって図８に示す（θx，θy）の角度ずれが測定されたものとする。

点Ｐおよび点Ｑのそれぞれを、測定用ステージ１０を１８０°回転した状態で測定する。図１３は、測定用ステージ１０を１８０°回転して、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。図１３（Ａ）は上面側対物レンズ２で点Ｐ₁₈₀を測定している様子であり、図１３（Ｂ）は下面側対物レンズ３で点Ｑ₁₈₀を測定している様子である。図１３においては、点Ｐ₁₈₀、点Ｑ₁₈₀それぞれはｘｙ座標の原点を中心に１８０°回転した状態となる。ここで、図１３の状態において測定された点Ｐ₁₈₀の位置を（Ｘ_t180，Ｙ_t180）、点Ｑ₁₈₀の位置を（Ｘ_b180，Ｙ_b180）とする。

また、表面を基準とした裏面の位置ずれ（真値）を、
（ｄＸ，ｄＹ） （９）
上面側対物レンズ２による点Ｐの観測において、測定用ステージ１０を回転する前後のｘ軸方向の位置ずれをΔＸ_t、ｙ方向の位置ずれをΔＹ_t、回転軸を原点とした時の位置を（Ｘ_tr，Ｙ_tr）とすると、次の（１）、（２）式が成立する。
ΔＸ_t＝Ｘ_t0−Ｘ_t180＝２・Ｘ_tr （１）
ΔＹ_t＝Ｙ_t0−Ｙ_t180＝２・Ｙ_tr （２）
また、下面側対物レンズ３による点Ｑの観測において、測定用ステージ１０を回転する前後のｘ軸方向の位置ずれをΔＸ_b、ｙ方向の位置ずれをΔＹ_b、回転軸を原点とした時の位置を（Ｘ_br，Ｙ_br）とすると、次の（３）、（４）式が成立する。
ΔＸ_b＝Ｘ_b0−Ｘ_t180＝２・Ｘ_br （３）
ΔＹ_b＝Ｙ_b0−Ｙ_b180＝２・Ｙ_br （４）
この操作をする事により図１５に示すように、表裏同一の回転中心からの位置ずれ量に置き換える事ができる。

点Ｐと点Ｑの位置ずれは、もともと次の（５）、（６）式である。
ΔＸ＝Ｘ_br−Ｘ_tr （５）
ΔＹ＝Ｙ_br−Ｙ_tr （６）
本測定原理においては、（Ｘ_t0，Ｙ_t0）および（Ｘ_b0，Ｙ_b0）を厳密に測定する代わりに、（１）〜（４）の式を用いて、点Ｐと点Ｑの位置ずれ量を、ΔＸ_t、ΔＹ_t、ΔＸ_b、ΔＹ_bの測定結果を用いて次の（７）、（８）式のように計算する。
（点Ｐと点Ｑの位置ずれ量）
ΔＸ＝Ｘ_br−Ｘ_tr＝（ΔＸ_b−ΔＸ_t）／２ （７）
ΔＹ＝Ｙ_br−Ｙ_tr＝（ΔＹ_b−ΔＹ_t）／２ （８）
また、フォトマスク基板１の角度ずれを（θx，θy）とすると、角度ずれによって生じるｘ軸、ｙ軸方向へのシフト量は（α，β）となる。この（α，β）は次式（１０）によって求めることができる。
（α，β）＝（Ttanθx，Ttanθy） （１０）
このｘ軸、ｙ軸方向へのシフト量を（５）、（６）式に加味することによって、点Ｐと点Ｑの位置ずれ量の真値である（ｄＸ，ｄＹ）を、次式（１１）、（１２）によって求めることできる。
ｄＸ＝ΔＸ＋α＝Ｘ_br−Ｘ_tr＋Ttanθx＝（ΔＸ_b−ΔＸ_t）／２＋Ttanθx （１１）
ｄＹ＝ΔＹ＋β＝Ｙ_br−Ｙ_tr＋Ttanθy＝（ΔＹ_b−ΔＹ_t）／２＋Ttanθy （１２）
このような本発明の実施の形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法によれば、フォトマスク基板の法線が、測定用ステージの回転軸（線Ｏ―Ｏ’）に対してずれているような場合においても、精度よくフォトマスク基板の表面および裏面のマークやパターン等の位置ずれの真値である（ｄＸ，ｄＹ）を測定することができる。

実施形態では、表面と裏面をそれぞれ２つの対物レンズで観測する例を示したが、それに限定されるものではない。１つの対物レンズを用い、焦点を表裏両面で合わせながら計測する方法でも良い。

本発明の実施の形態に係る基板表裏面パターン位置測定方法における測定原理を示す図である。 本発明の基板表裏面パターン位置測定方法におけるフォトマスク基板１の角度ずれの定義を示す図である。 オートコリメータの入射光の光軸と測定用ステージの回転軸とが一致していない状態の例を示す図である。 オートコリメータの入射光の光軸と測定用ステージの回転軸とが一致していない状態の例を示す図である。 オートコリメータの入射光の光軸と測定用ステージの回転軸とが一致していない状態の例を示す図である。 オートコリメータの入射光の光軸と測定用ステージの回転軸とが一致している状態の例を示す図である。 オートコリメータの入射光の光軸と測定用ステージの回転軸とが一致している状態の例を示す図である。 本発明の基板表裏面パターン位置測定方法において、フォトマスク基板１に（θx，θy）の角度ずれが生じた場合を示す図である。 フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。 測定用ステージ１０を１８０°回転して、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。 従来のフォトマスク基板の表裏面のマーク等の位置ずれを測定する方法の原理を説明するための図である。 フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。 測定用ステージ１０を１８０°回転して、フォトマスク基板１の表面を上面側対物レンズ２で、裏面を下面側対物レンズ３で観測した様子を示す図である。 フォトマスク基板１の表裏面のマーク等の位置ずれを測定する方法において、測定用ステージ１０上のフォトマスク基板１の法線が測定用ステージ１０回転軸（線Ｏ―Ｏ’）からずれた場合を示す図である。 従来のフォトマスク基板の表裏面のマーク等の位置ずれを測定する方法の原理を説明するための図である。

符号の説明

１・・・フォトマスク基板、２・・・上面側対物レンズ、３・・・下面側対物レンズ、１０・・・測定用ステージ、２０・・・オートコリメータ

Claims (3)

1. 基板の表面に形成されたパターンと、該基板の裏面に形成されたパターンとの位置ずれを測定する基板表裏面パターン位置測定方法において、
   回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の２回の測定により該基板の表面のパターンと裏面のパターンの位置ずれ量を求める位置ずれ量測定ステップと、
   該基板の法線と該ステージの回転軸との角度差を求める角度差測定ステップと、
   前記位置ずれ量と前記角度差とから真の位置ずれ量を算出する真値位置ずれ量算出ステップと、からなることを特徴とする基板表裏面パターン位置測定方法。
2. 厚さＴの基板の表面に形成された表面パターンと、該基板の裏面に形成された裏面パターンとの位置ずれを測定する基板表裏面パターン位置測定方法において、
   回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の表面パターンのｘ軸方向の位置ずれΔＸ_t、ｙ方向の位置ずれΔＹ_tを測定するステップと、
   回転可能なステージ上で、該ステージの１８０°回転前後の裏面パターンのｘ軸方向の位置ずれΔＸ_b、ｙ方向の位置ずれΔＹ_bを測定するステップと、
   該基板の法線と該ステージの回転軸との角度差（θx，θy）を測定するステップと、
   真の位置ずれ量（ｄＸ，ｄＹ）を
   ｄＸ＝（ΔＸ_b−ΔＸ_t）／２＋Ttanθx
   ｄＹ＝（ΔＹ_b−ΔＹ_t）／２＋Ttanθy
   により算出するステップと、からなることを特徴とする基板表裏面パターン位置測定方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の基板表裏面パターン位置測定方法を用いた測定装置。

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