JP2830614B2 - パターン位置測定方法及び装置 - Google Patents
パターン位置測定方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マスク、レチクル等の
基板表面に形成されたパターンの位置を測定するパター
ン位置測定装置に係り、特にパターン測定位置の撓み補
正に関するものである。
基板表面に形成されたパターンの位置を測定するパター
ン位置測定装置に係り、特にパターン測定位置の撓み補
正に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来のパターン位置測定装置は、ステージ
上に配設された４箇所の吸着部に被測定基板をパターン
面を上にして吸着し、被測定基板の表面に形成されたパ
ターンの二次元的な位置を検出していた。しかしなが
ら、ステージ上に吸着された被測定基板は自重により撓
んでおり、パターン面が縮んでしまうので、パターンの
位置を正確に測定することができなかった。そこで特開
昭６１─２３３３１２号に示されているパターン位置測
定装置では、測定されたパターン位置での基板表面の勾
配を求め、この勾配に起因するパターンの位置の二次元
的な変位量を算出し、パターンの位置を撓みのない状態
に補正していた。
上に配設された４箇所の吸着部に被測定基板をパターン
面を上にして吸着し、被測定基板の表面に形成されたパ
ターンの二次元的な位置を検出していた。しかしなが
ら、ステージ上に吸着された被測定基板は自重により撓
んでおり、パターン面が縮んでしまうので、パターンの
位置を正確に測定することができなかった。そこで特開
昭６１─２３３３１２号に示されているパターン位置測
定装置では、測定されたパターン位置での基板表面の勾
配を求め、この勾配に起因するパターンの位置の二次元
的な変位量を算出し、パターンの位置を撓みのない状態
に補正していた。
【０００３】ここで、従来の撓み補正の方法を説明す
る。図６−ａは従来のパターン位置測定装置における基
板の支持方法を示す図である。また、図６−ｂは、図６
−ａのＢ−Ｂ’矢視断面図である。ステージ２上には４
箇所に吸着部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設けられてい
る。吸着部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには基板９０が吸着
されている。図７はステージ上に吸着された基板９０の
Ｘ方向の拡大断面図である。基板９０は図７の示すよう
に自重により下方向に撓んでおり、基板表面が僅かに縮
んでいる。基板９０表面のパターン位置９２ａおよびそ
の近傍の基板表面位置９３、９４の基準平面（ステージ
の移動水平面）からの高さを測定する。パターンの位置
９２ａにおける基準平面からの高さをＷ0 、その近傍の
基板表面位置９３、９４における基準平面からの高さを
Ｗ1 、Ｗ2 とする。また、それぞれの位置の水平方向の
間隔をｌとする。このときのパターン位置９２ａにおけ
るＸ方向の勾配θは近似的に下式で求める。
る。図６−ａは従来のパターン位置測定装置における基
板の支持方法を示す図である。また、図６−ｂは、図６
−ａのＢ−Ｂ’矢視断面図である。ステージ２上には４
箇所に吸着部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設けられてい
る。吸着部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには基板９０が吸着
されている。図７はステージ上に吸着された基板９０の
Ｘ方向の拡大断面図である。基板９０は図７の示すよう
に自重により下方向に撓んでおり、基板表面が僅かに縮
んでいる。基板９０表面のパターン位置９２ａおよびそ
の近傍の基板表面位置９３、９４の基準平面（ステージ
の移動水平面）からの高さを測定する。パターンの位置
９２ａにおける基準平面からの高さをＷ0 、その近傍の
基板表面位置９３、９４における基準平面からの高さを
Ｗ1 、Ｗ2 とする。また、それぞれの位置の水平方向の
間隔をｌとする。このときのパターン位置９２ａにおけ
るＸ方向の勾配θは近似的に下式で求める。
【０００４】 θ＝ｔａｎ-1［｛（Ｗ1 −Ｗ0 ）／ｌ＋（Ｗ2 −Ｗ0 ）／ｌ｝／２］ パターンの位置９２ａでの基板表面の勾配は、パターン
の位置９２ａの垂直下方位置９２ｂでの中立面９１の勾
配に等しく、基板９０の厚さをｔとして、 （１／２）×ｔ×θ より、基板９０の勾配θに起因するパターン位置９２ａ
の二次元方向の変位量を求め、パターン９２ａの測定位
置を前記変位量で撓みのない状態に補正していた。
の位置９２ａの垂直下方位置９２ｂでの中立面９１の勾
配に等しく、基板９０の厚さをｔとして、 （１／２）×ｔ×θ より、基板９０の勾配θに起因するパターン位置９２ａ
の二次元方向の変位量を求め、パターン９２ａの測定位
置を前記変位量で撓みのない状態に補正していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、基板表面のパターン測定位置での勾配を求
めるために、パターンの測定位置及びその近傍の基準平
面からの高さをその都度測定しなければならないので、
スループットが低下してしまうという問題点があった。
においては、基板表面のパターン測定位置での勾配を求
めるために、パターンの測定位置及びその近傍の基準平
面からの高さをその都度測定しなければならないので、
スループットが低下してしまうという問題点があった。
【０００６】また、基板をステージ上に真空吸着した場
合には、基板の吸着部分に微妙な歪みが生じる。この歪
みは同材質、同形状の基板を同じように吸着した場合で
も微妙に違っている。即ち、測定した勾配には微少な誤
差が含まれており、測定結果の再現性が悪いという問題
点もあった。本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、測定結果の再現性がよく、スループット
の向上したパターン位置測定装置を提供することを目的
とする。
合には、基板の吸着部分に微妙な歪みが生じる。この歪
みは同材質、同形状の基板を同じように吸着した場合で
も微妙に違っている。即ち、測定した勾配には微少な誤
差が含まれており、測定結果の再現性が悪いという問題
点もあった。本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、測定結果の再現性がよく、スループット
の向上したパターン位置測定装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明は、被測定基板
（例えばマスクやレチクル）１０の表面に形成された微
細パターンの二次元的な位置を測定する装置に適用され
る。そして、請求項１に係る発明のパターン位置測定方
法は、材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定
の３点で吸着することなく支持した際に、自重により変
形する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を求
め、かかる各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を
記憶装置２２に記憶する工程と、３つの載置部６を有す
るステージ１５上に被測定基板１０を載置する工程と、
記憶装置２２から被測定基板１０とほぼ材質及び形状が
同一の基板の二次元的な撓み形状に関する情報を読み出
す工程と、被測定基板１０とほぼ材質及び形状が同一の
基板の二次元的な撓み形状に関する情報に基づいて、載
置された被測定基板上のパターンの位置を測定する際
に、パターン位置を補正する工程とを含むことを特徴と
する。請求項４に係る発明のパターン位置測定方法は、
一枚目の被測定基板１０を複数の領域に分割し、該領域
毎にその勾配に応じたパターン位置の変位量を算出し、
一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測定基板のう
ち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ同一の被測
定基板の各々のパターン位置の測定結果を、算出された
変位量に基づいて補正することを特徴とする。請求項５
に係る発明のパターン位置測定装置は、被測定基板１０
を３つの載置部６でほぼ水平に支持するステージ１５
と； 材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定
の３点で吸着することなく支持した際に、自重のみによ
り変形する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を
記憶する記憶手段２２と、ステージ上に載置された被測
定基板のパターン位置を測定する測定手段５１と、被測
定基板１０とほぼ材質及び形状が同一の基板の二次元的
な撓み形状に関する情報を記憶手段２２から読み出し
て、被測定基板１０上のパターンの位置を測定する際
に、被測定基板１０のパターン位置を補正する補正手段
２０とを備えたことを特徴とする。請求項８に係る発明
のパターンの位置を測定する装置は、一枚目の被測定基
板１０を複数の領域に分割し、該領域毎にその勾配に応
じたパターン位置の変位量を算出する変位量算出手段
と； 前記一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測
定基板のうち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ
同一の被測定基板の各々のパターン位置の測定結果を、
前記算出された変位量に基づいて補正する補正手段とを
備えたことを特徴とするパターン位置測定装置。請求項
１０に係る発明のパターン位置測定装置は、材質及び／
又は形状の異なる複数種の基板を所定の３点で吸着する
ことなく支持した際に、自重のみにより変形する各基板
の二次元的な撓み形状に関する情報を求め、記憶する手
段と、３つの載置部６を有するステージ１０上に被測定
基板１０を載置する手段と、被測定基板１０上のパター
ンの位置を測定する際に、記憶された各基板の二次元的
な撓み形状に関する情報から被測定基板１０とほぼ材質
及び形状が同一の基板の二次元的な撓み形状に関する情
報を読み出して、被測定基板１０のパターン位置を補正
する補正手段２２とを備えたことを特徴とする。
（例えばマスクやレチクル）１０の表面に形成された微
細パターンの二次元的な位置を測定する装置に適用され
る。そして、請求項１に係る発明のパターン位置測定方
法は、材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定
の３点で吸着することなく支持した際に、自重により変
形する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を求
め、かかる各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を
記憶装置２２に記憶する工程と、３つの載置部６を有す
るステージ１５上に被測定基板１０を載置する工程と、
記憶装置２２から被測定基板１０とほぼ材質及び形状が
同一の基板の二次元的な撓み形状に関する情報を読み出
す工程と、被測定基板１０とほぼ材質及び形状が同一の
基板の二次元的な撓み形状に関する情報に基づいて、載
置された被測定基板上のパターンの位置を測定する際
に、パターン位置を補正する工程とを含むことを特徴と
する。請求項４に係る発明のパターン位置測定方法は、
一枚目の被測定基板１０を複数の領域に分割し、該領域
毎にその勾配に応じたパターン位置の変位量を算出し、
一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測定基板のう
ち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ同一の被測
定基板の各々のパターン位置の測定結果を、算出された
変位量に基づいて補正することを特徴とする。請求項５
に係る発明のパターン位置測定装置は、被測定基板１０
を３つの載置部６でほぼ水平に支持するステージ１５
と； 材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定
の３点で吸着することなく支持した際に、自重のみによ
り変形する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を
記憶する記憶手段２２と、ステージ上に載置された被測
定基板のパターン位置を測定する測定手段５１と、被測
定基板１０とほぼ材質及び形状が同一の基板の二次元的
な撓み形状に関する情報を記憶手段２２から読み出し
て、被測定基板１０上のパターンの位置を測定する際
に、被測定基板１０のパターン位置を補正する補正手段
２０とを備えたことを特徴とする。請求項８に係る発明
のパターンの位置を測定する装置は、一枚目の被測定基
板１０を複数の領域に分割し、該領域毎にその勾配に応
じたパターン位置の変位量を算出する変位量算出手段
と； 前記一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測
定基板のうち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ
同一の被測定基板の各々のパターン位置の測定結果を、
前記算出された変位量に基づいて補正する補正手段とを
備えたことを特徴とするパターン位置測定装置。請求項
１０に係る発明のパターン位置測定装置は、材質及び／
又は形状の異なる複数種の基板を所定の３点で吸着する
ことなく支持した際に、自重のみにより変形する各基板
の二次元的な撓み形状に関する情報を求め、記憶する手
段と、３つの載置部６を有するステージ１０上に被測定
基板１０を載置する手段と、被測定基板１０上のパター
ンの位置を測定する際に、記憶された各基板の二次元的
な撓み形状に関する情報から被測定基板１０とほぼ材質
及び形状が同一の基板の二次元的な撓み形状に関する情
報を読み出して、被測定基板１０のパターン位置を補正
する補正手段２２とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【作用】被測定基板をステージの基板載置部に真空吸着
せずに載置すると、基板の吸着部分が部分的に歪むこと
がないので、基板の材質、形状が同一であれば基板の自
重による撓み量は同じになる。図５は材質（石英）、形
状（６インチ角、厚さ０．１２インチ）が同一の２枚の
基板７１（実線）、７２（点線）を真空吸着せずにステ
ージ上３箇所の基板載置部に載置した場合の各基板の撓
み形状を実際に求めた例である。二枚の基板の撓み量の
差は最大でも０．５２μm であり、二枚の基板の撓み形
状がほぼ一致しているのがわかる。
せずに載置すると、基板の吸着部分が部分的に歪むこと
がないので、基板の材質、形状が同一であれば基板の自
重による撓み量は同じになる。図５は材質（石英）、形
状（６インチ角、厚さ０．１２インチ）が同一の２枚の
基板７１（実線）、７２（点線）を真空吸着せずにステ
ージ上３箇所の基板載置部に載置した場合の各基板の撓
み形状を実際に求めた例である。二枚の基板の撓み量の
差は最大でも０．５２μm であり、二枚の基板の撓み形
状がほぼ一致しているのがわかる。
【００１０】本発明においては、基板をステージ上に吸
着せずに載置し、同材質、同形状の基板の自重による撓
み量が等しくなるようになっているので、測定結果の再
現性がよくなる。さらに被測定基板と同材質、同形状の
基板の撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変
位量を記憶しておき、パターンの測定位置を記憶してお
いた変位量で補正するので、測定の度にパターン位置に
おける基板の勾配を測定し、基板の撓みによって生じる
パターン位置の二次元的な変位量を求める必要がなく、
スループットを向上させることができる。
着せずに載置し、同材質、同形状の基板の自重による撓
み量が等しくなるようになっているので、測定結果の再
現性がよくなる。さらに被測定基板と同材質、同形状の
基板の撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変
位量を記憶しておき、パターンの測定位置を記憶してお
いた変位量で補正するので、測定の度にパターン位置に
おける基板の勾配を測定し、基板の撓みによって生じる
パターン位置の二次元的な変位量を求める必要がなく、
スループットを向上させることができる。
【００１１】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例のパターン位置測定装置の
斜視図である。また、図２−ａはステージ１５の平面
図、図２−ｂは図２−ａのＡ−Ａ’矢視断面図である。
表面に所定の精密パターンが形成されたマスク、レチク
ル等の基板１０は、ステージ１５上の３箇所に設けられ
た基板載置部６ａ、６ｂ、６ｃに載置されている。基板
１０上には僅かな隙間を介して対物レンズ１１が配設さ
れている。対物レンズ１１上には光学装置１２が配設さ
れており、基板１０表面のパターンの像は対物レンズ１
１によって拡大され、光学装置１２内の所定の位置に結
像される。この光学装置１２内にはレーザ光源が設けら
れ、対物レンズ１１を介して基板１０上にレーザスポッ
トを投射する。一般にマスクやレチクルのパターンは微
少な凹凸のエッジを有するので、スポット光を相対走査
すると、エッジ部で散乱光または回折光が生じる。対物
レンズ１１の周囲に設けられた４つの受光素子５０ａ、
５０ｂ、５１ａ、５１ｂは、その散乱光等を受光してエ
ッジを検出し、エッジ検出信号を主制御装置２０に出力
する。このエッジ検出の方法は詳しくは特公昭５６−２
５９６４号に開示されているので説明は省略する。ま
た、光学装置１２は、対物レンズ１１をＺ方向に上下動
させることにより、自動的に合焦できる焦点検出手段
（オートフォーカス）を備えている。この焦点検出手段
には例えば実公昭５７−４４３２５号記載の手段を用い
ることができ、基板１０表面の高さを検出することがで
きる。光学装置１２からは基板１０表面の高さに応じた
信号が主制御装置２０に出力される。基板１０が載置さ
れたステージ１５はモータ等を有する駆動装置１５０に
より、ＸＹ平面（水平面）を２次元移動する。この駆動
装置１５０には主制御装置２０から制御信号が入力され
ている。Ｘ軸用及びＹ軸用の干渉計システム１４ａ、１
４ｂは、ステージ１５の上面端部に固定された移動鏡１
３ａ、１３ｂの反射面に測長用のレーザビームを照射し
て、ステージ１５の位置、即ち対物レンズ１１の光軸上
にある基板１０の表面のＸＹ平面における位置（座標
値）を検出し、該検出した位置を示す位置信号を出力
し、この位置信号は主制御装置２０に入力される。記憶
装置２２には、基板表面の複数箇所の基板の自重による
撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変位量
（補正量）が記憶されている。主制御装置２０は、補正
量を定めた位置に基づいて基板表面に複数の領域を定め
る。例えば図３に示すように、基板表面の２５箇所の補
正量が記憶装置２２に記憶されているとすると、主制御
装置２０は補正量が求められた各位置を中心として２５
個の領域を定めている。そして、パターンの測定位置が
含まれる領域の補正量（パターンの二次元的な変位量）
を記憶装置２２から読みだし、該補正量でパターンの測
定位置を補正する。また、主制御装置２０には表示装置
２１が接続されており、記憶装置２２に記憶した補正量
で補正したパターンの位置に基づいて算出したパターン
間の距離が表示される。
る。図１は本発明の一実施例のパターン位置測定装置の
斜視図である。また、図２−ａはステージ１５の平面
図、図２−ｂは図２−ａのＡ−Ａ’矢視断面図である。
表面に所定の精密パターンが形成されたマスク、レチク
ル等の基板１０は、ステージ１５上の３箇所に設けられ
た基板載置部６ａ、６ｂ、６ｃに載置されている。基板
１０上には僅かな隙間を介して対物レンズ１１が配設さ
れている。対物レンズ１１上には光学装置１２が配設さ
れており、基板１０表面のパターンの像は対物レンズ１
１によって拡大され、光学装置１２内の所定の位置に結
像される。この光学装置１２内にはレーザ光源が設けら
れ、対物レンズ１１を介して基板１０上にレーザスポッ
トを投射する。一般にマスクやレチクルのパターンは微
少な凹凸のエッジを有するので、スポット光を相対走査
すると、エッジ部で散乱光または回折光が生じる。対物
レンズ１１の周囲に設けられた４つの受光素子５０ａ、
５０ｂ、５１ａ、５１ｂは、その散乱光等を受光してエ
ッジを検出し、エッジ検出信号を主制御装置２０に出力
する。このエッジ検出の方法は詳しくは特公昭５６−２
５９６４号に開示されているので説明は省略する。ま
た、光学装置１２は、対物レンズ１１をＺ方向に上下動
させることにより、自動的に合焦できる焦点検出手段
（オートフォーカス）を備えている。この焦点検出手段
には例えば実公昭５７−４４３２５号記載の手段を用い
ることができ、基板１０表面の高さを検出することがで
きる。光学装置１２からは基板１０表面の高さに応じた
信号が主制御装置２０に出力される。基板１０が載置さ
れたステージ１５はモータ等を有する駆動装置１５０に
より、ＸＹ平面（水平面）を２次元移動する。この駆動
装置１５０には主制御装置２０から制御信号が入力され
ている。Ｘ軸用及びＹ軸用の干渉計システム１４ａ、１
４ｂは、ステージ１５の上面端部に固定された移動鏡１
３ａ、１３ｂの反射面に測長用のレーザビームを照射し
て、ステージ１５の位置、即ち対物レンズ１１の光軸上
にある基板１０の表面のＸＹ平面における位置（座標
値）を検出し、該検出した位置を示す位置信号を出力
し、この位置信号は主制御装置２０に入力される。記憶
装置２２には、基板表面の複数箇所の基板の自重による
撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変位量
（補正量）が記憶されている。主制御装置２０は、補正
量を定めた位置に基づいて基板表面に複数の領域を定め
る。例えば図３に示すように、基板表面の２５箇所の補
正量が記憶装置２２に記憶されているとすると、主制御
装置２０は補正量が求められた各位置を中心として２５
個の領域を定めている。そして、パターンの測定位置が
含まれる領域の補正量（パターンの二次元的な変位量）
を記憶装置２２から読みだし、該補正量でパターンの測
定位置を補正する。また、主制御装置２０には表示装置
２１が接続されており、記憶装置２２に記憶した補正量
で補正したパターンの位置に基づいて算出したパターン
間の距離が表示される。
【００１２】記憶装置２２には材質、形状の異なる複数
種類の基板に対応する補正量が記憶されている。通常用
いられる基板の材質、形状は限られているので、そのす
べてを記憶することは容易である。なお、記憶装置２２
に記憶した補正量を用いた補正方法は上述の方法に限る
ものでない。
種類の基板に対応する補正量が記憶されている。通常用
いられる基板の材質、形状は限られているので、そのす
べてを記憶することは容易である。なお、記憶装置２２
に記憶した補正量を用いた補正方法は上述の方法に限る
ものでない。
【００１３】ここで、記憶装置２２に記憶する補正量の
求め方を図４を用いて説明する。図４はステージ上の３
箇所の基板載置部に載置したときの基板の断面図を示し
ている。実線は基板が自重により撓んでいない状態を示
し、点線は基板が自重により撓んでいる状態を示してい
る。まず図４−ａの状態で基板自重による撓み形状を検
出する。次に図４−ａの状態から図４−ｂに示すように
基板を表裏反転し、このときの基板の自重による撓み形
状を検出する。基板の撓み形状は、前述した焦点検出手
段を用いて基板表面の基準平面からの高さを所定の間隔
で測定することにより容易に求めることができる。この
撓み形状検出方法については、詳しくは特開平４−６５
６１９号に開示されているので説明は省略する。図４−
ｂの状態で検出した撓み形状のデータを左右ミラー反転
して図示すると図４−ｃに示すような撓み形状になる。
更に、図４−ａにおける撓み形状のデータと図４−ｃの
撓み形状のデータの平均データを図示すると図４−ｄに
示すような撓み形状となる。図４−ｄにおける基板の撓
み形状は、変形のない理想基板の撓み形状を示してい
る。即ち前述の撓み形状の平均データからは、基板の変
形の影響を受けずに、基板の自重による撓み形状を求め
ることができる。そして、前述の撓み形状の平均データ
から基板表面の複数カ所の勾配を算出し、該勾配によっ
て生じるパターン位置の二次元的な変位量を複数カ所で
算出して記憶装置２２に記憶しておく。
求め方を図４を用いて説明する。図４はステージ上の３
箇所の基板載置部に載置したときの基板の断面図を示し
ている。実線は基板が自重により撓んでいない状態を示
し、点線は基板が自重により撓んでいる状態を示してい
る。まず図４−ａの状態で基板自重による撓み形状を検
出する。次に図４−ａの状態から図４−ｂに示すように
基板を表裏反転し、このときの基板の自重による撓み形
状を検出する。基板の撓み形状は、前述した焦点検出手
段を用いて基板表面の基準平面からの高さを所定の間隔
で測定することにより容易に求めることができる。この
撓み形状検出方法については、詳しくは特開平４−６５
６１９号に開示されているので説明は省略する。図４−
ｂの状態で検出した撓み形状のデータを左右ミラー反転
して図示すると図４−ｃに示すような撓み形状になる。
更に、図４−ａにおける撓み形状のデータと図４−ｃの
撓み形状のデータの平均データを図示すると図４−ｄに
示すような撓み形状となる。図４−ｄにおける基板の撓
み形状は、変形のない理想基板の撓み形状を示してい
る。即ち前述の撓み形状の平均データからは、基板の変
形の影響を受けずに、基板の自重による撓み形状を求め
ることができる。そして、前述の撓み形状の平均データ
から基板表面の複数カ所の勾配を算出し、該勾配によっ
て生じるパターン位置の二次元的な変位量を複数カ所で
算出して記憶装置２２に記憶しておく。
【００１４】なお、記憶装置２２に記憶される各種基板
の補正量を、複数枚の基板の撓み形状の平均から算出す
れば、基板の厚さむらによる誤差を軽減することもでき
る。上記の如く構成されたパターン位置測定装置の動作
について説明する。ステージ１５上に基板１０が載置さ
れる。このとき記憶装置２２は、基板１０の材質、形状
に対応した補正量が読みだせるようになっている。主制
御装置２０は、不図示の入力装置からの測定開始命令を
受けて、干渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号
をモニターしつつ、駆動装置１５０を制御してステージ
１５を初期位置に移動させる。その結果、基板１０上の
初期位置が光学装置１２の対物レンズ１１の光軸上にく
る。次に主制御装置２０は、駆動装置１５０を制御して
ステージ１５を初期位置から順次移動させ、光学装置１
２からのスポット光を基板表面で相対走査させる。基板
表面のパターンエッジにスポット光が当たると散乱光が
生じ、受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからエ
ッジ検出信号が主制御装置２０に入力される。主制御装
置２０は、エッジ検出信号が入力されたときのパターン
エッジの位置を干渉計システム１４ａ、１４ｂから読み
取ると共に、該パターンの位置が含まれる領域の補正量
を記憶装置２２から読みだす。さらに、主制御装置２０
は、記憶装置２２から読みだした補正量でパターンエッ
ジの測定位置を補正し、この補正した位置に基づいて、
パターンエッジの間隔を求め、表示装置２１に表示す
る。
の補正量を、複数枚の基板の撓み形状の平均から算出す
れば、基板の厚さむらによる誤差を軽減することもでき
る。上記の如く構成されたパターン位置測定装置の動作
について説明する。ステージ１５上に基板１０が載置さ
れる。このとき記憶装置２２は、基板１０の材質、形状
に対応した補正量が読みだせるようになっている。主制
御装置２０は、不図示の入力装置からの測定開始命令を
受けて、干渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号
をモニターしつつ、駆動装置１５０を制御してステージ
１５を初期位置に移動させる。その結果、基板１０上の
初期位置が光学装置１２の対物レンズ１１の光軸上にく
る。次に主制御装置２０は、駆動装置１５０を制御して
ステージ１５を初期位置から順次移動させ、光学装置１
２からのスポット光を基板表面で相対走査させる。基板
表面のパターンエッジにスポット光が当たると散乱光が
生じ、受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからエ
ッジ検出信号が主制御装置２０に入力される。主制御装
置２０は、エッジ検出信号が入力されたときのパターン
エッジの位置を干渉計システム１４ａ、１４ｂから読み
取ると共に、該パターンの位置が含まれる領域の補正量
を記憶装置２２から読みだす。さらに、主制御装置２０
は、記憶装置２２から読みだした補正量でパターンエッ
ジの測定位置を補正し、この補正した位置に基づいて、
パターンエッジの間隔を求め、表示装置２１に表示す
る。
【００１５】記憶装置２２に記憶されていない新しい種
類の基板のパターン位置を測定する場合には、新しい種
類の基板の一枚目から補正量を算出し、記憶装置２２に
記憶しておく。ステージ１５上に一枚目の基板がパター
ン面を上にして載置されると、主制御装置２０は駆動装
置１５０を制御してステージ１５を初期位置へ移動させ
る。主制御装置２０は、光学装置１２を用いて初期位置
における基板表面の高さ位置を測定し、干渉計システム
１４ａ、１４ｂからの位置信号の表す位置と共に記憶す
る。そして主制御装置２０は、干渉計システム１４ａ、
１４ｂからの位置信号をモニターしつつ、駆動装置１５
０を制御してステージ１５を所定の間隔で二次元的にス
テップ移動させ、ステージ１５の各停止位置における基
板表面の高さと位置とを記憶する。主制御装置２０は、
所定の間隔で求めたステージ１５の位置と基板表面の高
さとの関係から基板表面の撓み形状を算出する。次に基
板を表裏反転してステージ１５上にパターン面を下にし
て載置し、前述と同様にして基板の撓み形状を算出す
る。主制御装置２０は、基板表裏面の撓み形状から前述
したように補正量を算出して記憶装置２２に記憶する。
二枚目以降の基板は前述したのと同様にして撓み補正が
行われる。
類の基板のパターン位置を測定する場合には、新しい種
類の基板の一枚目から補正量を算出し、記憶装置２２に
記憶しておく。ステージ１５上に一枚目の基板がパター
ン面を上にして載置されると、主制御装置２０は駆動装
置１５０を制御してステージ１５を初期位置へ移動させ
る。主制御装置２０は、光学装置１２を用いて初期位置
における基板表面の高さ位置を測定し、干渉計システム
１４ａ、１４ｂからの位置信号の表す位置と共に記憶す
る。そして主制御装置２０は、干渉計システム１４ａ、
１４ｂからの位置信号をモニターしつつ、駆動装置１５
０を制御してステージ１５を所定の間隔で二次元的にス
テップ移動させ、ステージ１５の各停止位置における基
板表面の高さと位置とを記憶する。主制御装置２０は、
所定の間隔で求めたステージ１５の位置と基板表面の高
さとの関係から基板表面の撓み形状を算出する。次に基
板を表裏反転してステージ１５上にパターン面を下にし
て載置し、前述と同様にして基板の撓み形状を算出す
る。主制御装置２０は、基板表裏面の撓み形状から前述
したように補正量を算出して記憶装置２２に記憶する。
二枚目以降の基板は前述したのと同様にして撓み補正が
行われる。
【００１６】なお、記憶装置２２に記憶する補正量を、
装置外部で計算により求めるようにすれば装置の構成を
簡略化することもできる。
装置外部で計算により求めるようにすれば装置の構成を
簡略化することもできる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明においては、被測定
基板をステージ上に吸着せずに載置しており、被測定基
板の吸着部分に微小な歪みが生じることがないので、測
定結果の再現性が向上する。また、被測定基板とほぼ同
一の形成条件（例えば材質、形状等）の基板の自重によ
る撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変位量
を予め記憶しておき、被測定基板のパターン位置の測定
結果を、記憶しておいた変位量で補正するので、被測定
基板上のパターン位置を測定すべき点（領域）における
基板表面の勾配をその都度測定し、パターン位置の二次
元的な変位量を求める必要がなく、スループットを向上
させることができる。さらに、被測定基板とほぼ同一の
形成条件の基板を用いてその自重による撓みによって生
じるパターン位置の変位量を求めておくので、被測定基
板が歪みを持っていても、その歪みによるパターン位置
の変位までも補正してしまうことがない、即ち自重によ
る撓みによって生じるパターン位置の測定誤差のみを補
正できる。これは無重力状態で被測定基板のパターン位
置を測定することと等価であり、被測定基板を使用する
装置（例えば半導体製造用の露光装置）では無重力状態
でのパターン位置を基準として各種補正を行うことがで
きるようになる。従って、被測定基板の歪みによるパタ
ーン位置の変位に対応した量だけ過剰に補正を行うこと
がなく、補正精度を向上させることが可能となる。
基板をステージ上に吸着せずに載置しており、被測定基
板の吸着部分に微小な歪みが生じることがないので、測
定結果の再現性が向上する。また、被測定基板とほぼ同
一の形成条件（例えば材質、形状等）の基板の自重によ
る撓みによって生じるパターン位置の二次元的な変位量
を予め記憶しておき、被測定基板のパターン位置の測定
結果を、記憶しておいた変位量で補正するので、被測定
基板上のパターン位置を測定すべき点（領域）における
基板表面の勾配をその都度測定し、パターン位置の二次
元的な変位量を求める必要がなく、スループットを向上
させることができる。さらに、被測定基板とほぼ同一の
形成条件の基板を用いてその自重による撓みによって生
じるパターン位置の変位量を求めておくので、被測定基
板が歪みを持っていても、その歪みによるパターン位置
の変位までも補正してしまうことがない、即ち自重によ
る撓みによって生じるパターン位置の測定誤差のみを補
正できる。これは無重力状態で被測定基板のパターン位
置を測定することと等価であり、被測定基板を使用する
装置（例えば半導体製造用の露光装置）では無重力状態
でのパターン位置を基準として各種補正を行うことがで
きるようになる。従って、被測定基板の歪みによるパタ
ーン位置の変位に対応した量だけ過剰に補正を行うこと
がなく、補正精度を向上させることが可能となる。
【図１】 本発明のパターン位置測定装置の一実施例の
主要部斜視図である。
主要部斜視図である。
【図２】 本発明のステージ部の一実施例の拡大図であ
る。
る。
【図３】 補正量を求めた基板表面の位置と分割領域と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】 記憶装置に記憶する補正量の求め方を説明す
る図である。
る図である。
【図５】 同材質、同形状の二枚の基板の撓み形状を比
較する図である。
較する図である。
【図６】 従来のパターン位置測定装置におけるステー
ジ部を示す図である。
ジ部を示す図である。
【図７】 従来のパターン位置測定装置における基板の
撓みの補正方法を説明する図である。
撓みの補正方法を説明する図である。
６ａ、６ｂ、６ｃ 基板載置部 １０ 基板 １４ａ、１４ｂ 干渉計システム １５ ステージ ２０ 主制御装置 ２２ 記憶装置
Claims (11)
- 【請求項１】 材質及び／又は形状の異なる複数種の基
板を所定の３点で吸着することなく支持した際に、自重
により変形する各基板の二次元的な撓み形状に関する情
報を求め、かかる各基板の二次元的な撓み形状に関する
情報を記憶装置に記憶する工程と、 ３つの載置部を有するステージ上に被測定基板を載置す
る工程と、 前記記憶装置から前記被測定基板とほぼ材質及び形状が
同一の基板の二次元的な撓み形状に関する情報を読み出
す工程と、 前記被測定基板とほぼ材質及び形状が同一の基板の二次
元的な撓み形状に関する情報に基づいて、載置された前
記被測定基板上のパターンの位置を測定する際に、前記
パターン位置を補正する工程とを含むことを特徴とする
パターン位置測定方法。 - 【請求項２】 前記二次元的な撓み形状に関する情報
は、自重により変形する各基板の二次元的な撓み形状、
前記各基板の表面の二次元的な勾配、該勾配によって生
じるパターン位置の二次元的な変位量を含むことを特徴
とする請求項１に記載のパターン位置測定方法。 - 【請求項３】 前記撓み形状に関する情報は、計算によ
り求められることを特徴とする請求項１又は請求項２の
いずれかに記載のパターン位置測定方法。 - 【請求項４】 複数枚の被測定基板をそれぞれステージ
上に載置して、該被測定基板のパターンの位置を測定す
る方法において、 一枚目の被測定基板を複数の領域に
分割し、該領域毎にその勾配に応じたパターン位置の変
位量を算出し、 前記一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測定基板
のうち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ同一の
被測定基板の各々のパターン位置の測定結果を、前記算
出された変位量に基づいて補正することを特徴とするパ
ターン位置測定方法。 - 【請求項５】 被測定基板を３つの載置部でほぼ水平に
支持するステージと、 材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定の３点
で吸着することなく支持した際に、自重のみにより変形
する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を記憶す
る記憶手段と、 前記ステージ上に載置された前記被測定基板のパターン
位置を測定する測定手段と、 前記被測定基板とほぼ材質及び形状が同一の基板の二次
元的な撓み形状に関する情報を前記記憶手段から読み出
して、載置された前記被測定基板上のパターンの位置を
測定する際に、前記被測定基板のパターン位置を補正す
る補正手段とを備えたことを特徴とするパターン位置測
定装置。 - 【請求項６】 前記記憶手段に記憶される二次元的な撓
み形状に関する情報は、自重により変形する各基板の二
次元的な撓み形状、前記各基板の表面の二次元的な勾
配、該勾配によって生じるパターン位置の二次元的な変
位量を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記撓み形状に関する情報は、計算によ
り求められることを特徴とする請求項５又は請求項６に
記載のパターン位置測定装置。 - 【請求項８】 複数枚の被測定基板をそれぞれステージ
上に載置して、該被測定基板のパターンの位置を測定す
る装置において、 一枚目の被測定基板を複数の領域に分割し、該領域毎に
その勾配に応じたパターン位置の変位量を算出する変位
量算出手段と； 前記一枚目の被測定基板、及び二枚目以降の被測定基板
のうち前記一枚目の被測定基板と形成条件がほぼ同一の
被測定基板の各々のパターン位置の測定結果を、前記算
出された変位量に基づいて補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とするパターン位置測定装置。 - 【請求項９】 前記変位量算出手段は、前記一枚目の被
測定基板をパターン面を上にして前記ステージ上に載置
したときの撓みデータと、前記パターン面を下にして前
記一枚目の被測定基板を前記ステージ上に載置したとき
の撓みデータとに基づいて、前記領域毎にその勾配を検
出する勾配検出手段を有することを特徴とする請求項８
に記載の装置。 - 【請求項１０】 ステージ上にほぼ水平に載置された被
測定基板のパターンの位置を測定する装置において、 材質及び／又は形状の異なる複数種の基板を所定の３点
で吸着することなく支持した際に、自重のみにより変形
する各基板の二次元的な撓み形状に関する情報を求め、
記憶する手段と、 ３つの載置部を有するステージ上に前記被測定基板を載
置する手段と、 前記被測定基板上のパターンの位置を測定する際に、記
憶された各基板の二次元的な撓み形状に関する情報から
前記被測定基板とほぼ材質及び形状が同一の基板の二次
元的な撓み形状に関する情報を読み出して、前記被測定
基板のパターン位置を補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とするパターン位置測定装置。 - 【請求項１１】 前記二次元的な撓み形状に関する情報
は、前記基板の自重により変形する二次元的な撓み形
状、前記基板の表面の二次元的な勾配、該二次元的な勾
配によって生じるパターン位置の二次元的な変位量を含
み、 自重により変形する各基板の二次元的な撓み形状を算出
し、該撓み形状に基いて各基板の表面の二次元的な勾配
を算出し、該各基板の表面の二次元的な勾配に基いてパ
ターン位置の二次元的な変位量を求める計算手段を有す
ることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140501A JP2830614B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | パターン位置測定方法及び装置 |
| US08/310,987 US5459577A (en) | 1992-06-01 | 1994-09-23 | Method of and apparatus for measuring pattern positions |
| US08/524,464 US5539521A (en) | 1992-06-01 | 1995-09-07 | Method of and apparatus for measuring pattern positions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140501A JP2830614B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | パターン位置測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332761A JPH05332761A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2830614B2 true JP2830614B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15270109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4140501A Expired - Lifetime JP2830614B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | パターン位置測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830614B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4531685B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2010-08-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 形状測定装置、形状測定方法 |
| JP4824647B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2011-11-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 平坦度測定方法 |
| JP6095294B2 (ja) * | 2012-08-10 | 2017-03-15 | キヤノン株式会社 | 測定方法および測定装置 |
| JP6433824B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2018-12-05 | 東洋ゴム工業株式会社 | 帯状部材の幅方向端部位置検出方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927246B2 (ja) * | 1978-03-07 | 1984-07-04 | 日本鋼管株式会社 | 形鋼材の長手方向曲り測定方法 |
| JP2712772B2 (ja) * | 1990-07-05 | 1998-02-16 | 株式会社ニコン | パターン位置測定方法及び装置 |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP4140501A patent/JP2830614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05332761A (ja) | 1993-12-14 |
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|---|---|---|---|
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