JP2014032105A - 計測装置、リソグラフィー装置、および物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この計測装置は、互いに位相の異なる第1相信号および第2相信号から計測対象の位置を計測する計測装置であって、第1相信号および第2相信号の少なくとも一方の周波数に対応する第1相信号と第2相信号との間の位相差の変動の量と周波数とに基づいて、第1相信号の遅れ時間と第2相信号の遅れ時間との差を示す差信号を生成する生成手段100と、差信号に基づいて、第1相信号および第2相信号の少なくとも一方のサンプリングのタイミングを調整する調整手段400と、を有する。
【選択図】図2
Description
A(t)=Va×cos(ωt)+Vosa (1)
B(t)=Vb×sin(ωt+Δθ)+Vosb (2)
ω=2πft (3)
VaはA相信号の振幅、VbはB相信号の振幅、VosaはA相のオフセット、VosbはB相のオフセット、ΔθはA相とB相の位相差90度からの固定的な位相ずれである。A相、B相ともに被計測部の位置が変化すると検出信号の振幅が正弦波的に変化する。ここで、計測対象の速度をVel(m/s)、格子パターンのピッチをP(m)、A相、B相の検出信号の周波数f(Hz)とすると、
f=Vel/P (4)
となり、検出信号の周波数fは、計測対象の速度Velに比例する。例えば、格子パターンのピッチP=1μm、被計測部の位置変化が1μmのとき、A相、B相の検出信号が1μmを周期とする信号になると仮定する。P=1μm、Vel=1m/sの場合を一例とし、(4)式を計算すると、f=1MHzとなる。
ゲイン補正信号=理想信号の振幅×2/(Vmax−Vmin) (5)
オフセット補正信号=Vave=(Vmax+Vmin)/2 (6)
A相、B相ともに(5)式、(6)式によりゲイン補正信号33、34、オフセット補正信号35、36が生成される。生成された補正信号33〜36は、補正演算部200に入力される。
A(t)×B(t)
=V×cos(ωt)×{V×sin(ωt+Δθ)}
=−V2/2×sin(−Δθ)+V2/2×sin(2ωt+Δθ) (7)
で表される。(7)式右辺の第1項は固定的な位相ずれΔθに相関した直流信号であり、第2項は検出信号の周波数fに対して2倍の周波数成分である。LPF123により第1項の直流成分Vdcが取り出される。
Vdc=−V2/2×sin(−Δθ) (8)
(8)式より、固定的な位相ずれΔθは、位相差演算部133において、
Δθ=sin−1{Vdc/(V2/2)} (9)
として固定位相差補正信号39が算出される。Δθが微小角(<<1rad)の場合はsin−1演算を行わずに(9)式右辺の{ }内の演算で近似してもよい。この固定位相差補正信号39により補正演算部200にて固定位相差補正が行われる。
B(t)+G×A(t)
=V×sin(ωt+Δθ)+G×V×cos(ωt)
={(V)2+(G×V)2+2×G×V2×sin(Δθ)}1/2×
sin[ωt+tan−1[{G+sin(Δθ)}/cos(Δθ)]] (10)
となる。固定位相差補正信号によるGは、(9)式の符号を反転させて、(10)式のtan−1の項が、
tan−1[{G+sin(Δθ)}/cos(Δθ)]=0 (11)
となるよう加えられる。GはVに比べ十分小さいため、
B(t)+G×A(t)≒V×sin(ωt) (12)
となり、加算器207の出力は固定位相差がゼロに補正される。従って、オフセットとゲインと固定位相差が補正されたB相信号38が出力される。
時定数=Rf×Cf=15.0ns (13)
となる。また、I/V変換器12、22の帯域fcは、
fc=1/(2×π×Rf×Cf)=10.6MHz
となり、1MHzの検出信号に対する位相遅れは、
位相遅れ=−tan−1(1/10.6)=−5.4° (14)
となる。
B(t)=V×sin{2πf×(t+Δt)+∠tan−1(2πf×Tc)}(15)
となる。ここで、2πf×Tc<<1即ち、f<<1/(2πTc)の場合、
∠tan−1(2πf×Tc)≒2πf×Tc (16)
となり、(16)式を(15)式に代入すると、
B(t)=V×sin{2πf×(t+Δt+Tc)} (17)
となる。ここで、A相に対するB相の1次遅れ時定数のずれをΔTcとして(17)式のTcに代入すると、
B’(t)=V×sin{2πf×(t+Δt+ΔTc)} (18)
となり、遅れ時間の差(時間差)Δτは、
遅れ時間の差Δτ=Δt+ΔTc (19)
となる。移動速度に応じた検出信号の周波数fにおけるΔτによる位相ずれΔφは、(18)、(19)式より、
Δφ=2πfΔτ=2πf×(Δt+ΔTc) (20)
で表される。
Cf+Co=1.5+1=2.5pF
とすると、時定数は、
時定数=Rf×Cf=25.0ns (21)
となり、I/V変換器の帯域fcは、
fc=6.4MHz
となる。また、1MHzの検出信号に対する位相遅れは、
位相遅れ=−∠tan−1(1/6.4)=−8.9° (22)
となる。コンデンサCfの精度は±10%前後であり、浮遊容量Coも10%前後ばらつく可能性がある。ここで、CfとCoのばらつきが+10%となる場合の容量が、
Cf+Co=2.5×1.1=2.75pF
とすると、時定数は、
時定数=Rf×Cf=27.5ns (23)
となり、I/V変換器12、22の帯域は、
fc=5.79MHz
となり、位相遅れは、
位相遅れ=−tan−1(1/5.8)=−9.80° (24)
となる。また、CfとCoのばらつきが、−10%の場合は、容量が、
Cf+Co=2.5×0.9=2.25pF
とすると、時定数は、
時定数=Rf×Cf=22.5ns (25)
となり、I/V変換器12、22の帯域は、
fc=7.07MHz
となり、位相遅れは、
位相遅れ=−tan−1(1/7.07)=−8.05° (26)
となる。(23)式〜(26)式よりCfとCoのばらつきによる時定数の差と位相遅れの差は、
時定数の差=27.5ns−22.5ns=5.0ns (27)
位相遅れの差=−9.8−(−8.05)=−1.75° (28)
となる。
A(t)×B’(t)
=V×cos(ωt)×[V×sin{ω×(t+Δτ)}]
=−V2/2×sin(−ωΔτ)+V2/2×sin(2ωt+ωΔτ)(29)
(29)式右辺の第1項は遅れ時間の差Δτに相関した直流信号であり、第2項は検出信号の周波数fに対して2倍の周波数成分である。LPF124により第1項の直流成分Vdcが取り出される。
Vdc=−V2/2×sin(−ωΔτ) (30)
sin(ωΔτ)=Vdc/(V2/2) (31)
位相差演算部134では、(32)式、または(33)式より位相差の変動の量Δφを算出する。
Δφ=ωΔτ=sin−1{Vdc/(V2/2)} (32)
Δφ<<1(rad)の場合、 Δφ≒Vdc/(V2/2) (33)
続いて、時間差演算部144では、Vdcを計測した際の移動速度に応じた検出信号の周波数fに基づく信号42より、単位角周波数あたりの遅れ時間の差Δτを算出し、時間差補正信号(差信号)40として出力する。
Δτ=Δφ/(2×π×f) (34)
先に述べたように、遅れ時間の差Δτは、検出信号の周波数によらず、基本的には一定値であるが、温度や湿度等の環境条件により変化する可能性がある。従って、Δτの計測および算出は、常時行う必要はなく、温度や湿度等の環境変化や経時変化等によりΔτが変化する可能性がある場合に再計測すればよい。
実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、物体(例えば、感光材を表面に有する基板)上に上記のリソグラフィー装置を用いてパターン(例えば潜像パターン)を形成する工程と、当該工程でパターンを形成された物体を処理する工程(例えば、現像工程)とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
100 補正信号生成部
400 調整手段
Claims (12)
- 互いに位相の異なる第1相信号および第2相信号から計測対象の位置を計測する計測装置であって、
前記第1相信号および前記第2相信号の少なくとも一方の周波数に対応する前記第1相信号と前記第2相信号との間の位相差の変動の量と前記周波数とに基づいて、前記第1相信号の遅れ時間と前記第2相信号の遅れ時間との差を示す差信号を生成する生成手段と、
前記差信号に基づいて、前記第1相信号および前記第2相信号の少なくとも一方のサンプリングのタイミングを調整する調整手段と、
を有することを特徴とする計測装置。 - 前記生成手段は、前記位相差の変動の量と前記周波数に対応する角周波数とに基づいて、前記差信号を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記生成手段は、前記周波数に依存しない前記位相差のずれ量に基づいて前記第1相信号の振幅を調整し、該振幅を調整された前記第1相信号を前記第2相信号に加算することにより、前記ずれ量を補償する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の計測装置。
- 前記周波数に依存する前記位相差の変動の量と、前記周波数に依存しない前記位相差のずれ量とを求める手段をさらに有し、
前記周波数に依存しない前記位相差のずれ量は、前記周波数に依存する前記位相差の変動の量より先に求められ、
前記周波数に依存する前記位相差の変動の量は、前記周波数に依存しない前記位相差のずれ量を補償された前記第1相信号および前記第2相信号に基づいて求められる、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記周波数に依存する前記位相差の変動の量を求める場合の前記周波数は、前記周波数に依存しない前記位相差のずれ量を求める場合の前記周波数より高い、ことを特徴とする請求項4に記載の計測装置。
- 前記第1相信号および前記第2相信号を生成するための要素が間隔をもって配置されたスケールを有し、
前記周波数は、前記計測対象の移動速度と前記間隔とに基づいて求められる、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記第1相信号および前記第2相信号に基づいて前記計測対象の位置を出力する出力手段を有し、
前記出力手段は、第1積分器と第2積分器とを直列に含む閉ループフィルタを有し、該閉ループフィルタを介して前記計測対象の位置を出力する、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記第1積分器の出力に基づいて前記周波数を求める手段を有する、ことを特徴とする請求項7に記載の計測装置。
- 前記周波数に依存する前記位相差の変動の量は、前記計測対象が等速移動している場合における前記第1相信号および前記第2相信号に基づいて求められる、ことを特徴とする請求項4に記載の計測装置。
- 前記周波数に依存する前記位相差の変動の量は、前記第1相信号と前記第2相信号とを乗算して得られる信号の直流成分に基づいて求められる、ことを特徴とする請求項9に記載の計測装置。
- パターンを基板に形成するリソグラフィー装置であって、
原版または前記基板を保持して移動する保持部と、
前記保持部の位置を計測する請求項1〜10のいずれか1項に記載の計測装置と、
を有することを特徴とするリソグラフィー装置。 - 請求項11に記載のリソグラフィー装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された基板を処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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