JP3427141B2 - Pattern position measuring method and apparatus - Google Patents

Pattern position measuring method and apparatus

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JP3427141B2
JP3427141B2 JP04956196A JP4956196A JP3427141B2 JP 3427141 B2 JP3427141 B2 JP 3427141B2 JP 04956196 A JP04956196 A JP 04956196A JP 4956196 A JP4956196 A JP 4956196A JP 3427141 B2 JP3427141 B2 JP 3427141B2
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measuring
thickness
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雅弥 岩崎
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に形成された
パターンの位置を測定する方法に関し、特に、投影露光
装置で使用されるマスクやレチクル等に形成されたパタ
ーンの位置を精密に測定する方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the position of a pattern formed on a substrate, and more particularly to precisely measuring the position of a pattern formed on a mask, reticle or the like used in a projection exposure apparatus. A method and apparatus.

【0002】[0002]

【背景技術】一般に、マスクやレチクル等の基板上に形
成されたパターンの位置を測定する場合、被測定対象と
なる基板をステージ上でほぼ水平に支持し、当該パター
ンのエッジを光学的に検出する。この種の測定方式にお
いては、ステージ上に支持された基板が自重によって撓
むため、撓みによる変位量を補正する必要がある。そこ
で、例えば特開平5ー332761号公報に開示されて
いるように、予め基準となる基板の撓み形状を測定又は
シミュレーションによって検出し、この撓みによる基板
上のパターンの変位量(横ずれ量)を算出している。そ
して、この変位量を補正値とし、実際に測定したパター
ン位置を補正することによって、撓みの無い状態でのパ
ターンの位置を求めている。
BACKGROUND ART Generally, when measuring the position of a pattern formed on a substrate such as a mask or reticle, the substrate to be measured is supported on a stage substantially horizontally and the edge of the pattern is optically detected. To do. In this type of measurement method, since the substrate supported on the stage bends due to its own weight, it is necessary to correct the displacement amount due to the bending. Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-332761, the deflection shape of the reference substrate is detected in advance by measurement or simulation, and the displacement amount (lateral displacement amount) of the pattern on the substrate due to this deflection is calculated. is doing. Then, the displacement amount is used as a correction value and the actually measured pattern position is corrected to obtain the position of the pattern in the state without any bending.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
測定される基板は基準となる基板に対して若干ながら誤
差を有するため、理論通りの補正は困難であった。特
に、基板上に形成されるパターンが高密度化、微細化す
る現在においては、上記のような従来の方法では十分な
パターン位置の計測精度が得られない。そこで、基板上
に形成されたパターンの位置計測精度を向上させること
を課題に本発明が創作された。
However, since the actually measured substrate has a slight error with respect to the reference substrate, it is difficult to correct it according to the theory. In particular, at the present time when the pattern formed on the substrate becomes higher in density and finer, the conventional method as described above cannot obtain sufficient pattern position measurement accuracy. Therefore, the present invention was created with the object of improving the position measurement accuracy of the pattern formed on the substrate.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明において
は、上記課題を解決するために、被測定基板の厚さ(又
はステージ上に載置された被測定基板の表面高さ)を実
測し、基準となる基板に対する厚さ誤差を考慮してパタ
ーンの計測位置の補正を行う。すなわち、基準となる基
板の撓み形状に基づいてパターンの位置に対する第1の
補正値を理論値として求める。次に、各被測定基板毎に
厚さ(又は表面高さ)を実測し、基準基板の厚さに対す
る厚さ誤差量を検出する。この厚さ誤差に基づいて、第
1の補正値を修正し、第2の補正値を算出する。そし
て、この第2の補正値に基づいて、被測定基板のパター
ン位置を補正する。
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the thickness of the measured substrate (or the surface height of the measured substrate mounted on the stage) is measured. The pattern measurement position is corrected in consideration of the thickness error with respect to the reference substrate. That is, the first correction value for the position of the pattern is obtained as a theoretical value based on the bending shape of the reference substrate. Next, the thickness (or surface height) is measured for each substrate to be measured, and the amount of thickness error with respect to the thickness of the reference substrate is detected. Based on this thickness error, the first correction value is corrected and the second correction value is calculated. Then, the pattern position of the substrate to be measured is corrected based on the second correction value.

【0005】基板の厚さは、基板の撓みを検出する上で
大きな比重を占めるパラメータの1つである。従って、
本発明のように被測定基板の厚さ(又は表面高さ)を実
測して厚さ誤差を求め、これに基づいてパターン位置の
補正を行えば、パターン位置の測定精度が向上する。
The thickness of the substrate is one of the parameters that has a large specific gravity in detecting the bending of the substrate. Therefore,
If the thickness (or surface height) of the substrate to be measured is actually measured to obtain a thickness error and the pattern position is corrected based on this, the measurement accuracy of the pattern position is improved.

【0006】なお、被測定基板の厚さの計測は、その基
板の表面高さを検出することによって求められる。ま
た、被測定基板の表面の高さは、当該基板の支持点付近
で行うことが望ましい。
The thickness of the substrate to be measured can be measured by detecting the surface height of the substrate. Further, it is desirable that the height of the surface of the substrate to be measured be near the support point of the substrate.

【0007】また、前述の如き製造上の厚さ誤差を持つ
被測定基板だけでなく、厚さに関する規格が異なる複数
の被測定基板についてそれぞれパターン位置を計測する
ときも、予め基準となる基板の撓みによるパターンの変
位量を求めておき、被測定基板毎に基準基板との厚さの
差を検出し、この厚さの差に基づいてその変位量を修正
した上でパターン位置の測定結果を補正すれば、同様に
測定精度を向上させることができ、しかも被測定基板の
厚さ毎にその変位量を記憶しておく必要がないので、記
憶データを大幅に少なくすることができる。この場合、
基準となる1つの基板のみについてその撓みによるパタ
ーンの変位量を求めておくだけでよいが、被測定基板の
厚さの差が極端に大きいときには、厚さが異なる複数の
基板についてそれぞれその撓みによるパターンの変位量
を求めておくようにすることが望ましい。
In addition to the substrate to be measured having a thickness error in manufacturing as described above, a plurality of substrates to be measured having different thickness standards may be used to measure the pattern positions. The amount of displacement of the pattern due to bending is calculated in advance, the difference in thickness from the reference substrate is detected for each substrate to be measured, and the amount of displacement is corrected based on this difference in thickness, and then the measurement result of the pattern position is calculated. If corrected, the measurement accuracy can be similarly improved, and since it is not necessary to store the displacement amount for each thickness of the substrate to be measured, the stored data can be greatly reduced. in this case,
It is only necessary to obtain the displacement amount of the pattern due to the deflection of only one reference substrate, but when the difference in the thicknesses of the substrates to be measured is extremely large, the plurality of substrates having different thicknesses are subject to the respective deflections. It is desirable to find the amount of displacement of the pattern.

【0008】なお、基準となる基板での、その撓みによ
るパターンの変位量を記憶しておくものとしたが、基準
となる基板の撓み形状(具体的には、基板表面の高さ位
置)を、水平面内での基板の位置を変数とする関数(例
えば、4次関数)で近似し、この近似された関数の係数
(パラメータ)を記憶しておくようにしても良いし、あ
るいは基準となる基板での、その撓み形状に応じた勾配
を記憶しておくようにしても良い。特に後者では、その
基板を複数の領域に分割し、この領域毎にその勾配を記
憶しておくことが望ましい。撓み形状(関数)や勾配を
記憶しておく場合は、その記憶データに基づいて撓みに
よるパターンの変位量を算出することになる。
Although the amount of displacement of the pattern due to the bending of the reference substrate is stored, the bending shape of the reference substrate (specifically, the height position of the substrate surface) is stored. , A function (for example, a quartic function) having the position of the substrate in the horizontal plane as a variable may be approximated, and the coefficient (parameter) of the approximated function may be stored or used as a reference. You may make it memorize | store the gradient according to the bending shape in the board | substrate. Particularly in the latter case, it is desirable to divide the substrate into a plurality of areas and store the gradient for each area. When the bending shape (function) and the gradient are stored, the displacement amount of the pattern due to the bending is calculated based on the stored data.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。図1は、本発明を具現化したパターン位置測定装置
の全体構成を示し、図3は、同装置の制御部分の構成を
示す。本実施例のパターン位置測定装置は、レチクル等
の基板10上に形成された微細パターン(図示せず)の
位置を検出するもので、光学装置12と、基板10が載
置されたXYステージ15と、基板10の上部に配置さ
れた対物レンズ11と、XYステージ15の上面端部に
配置された移動鏡13a、13bと、XYステージ15
のX、Y方向の位置を各々検出する干渉計14a、14
bと、対物レンズ11の周囲に配置された受光素子50
a、50b、51a、51bと、計測されたパターン位
置を表示する表示装置21と、XYステージ15を駆動
する駆動装置150と、所定のデータを記憶する記憶装
置22と、装置全体の総括的な制御を行う制御装置20
とを備えている。基板10は、図2に示すように、パタ
ーン形成面を上に向けた状態でXYステージ15上の3
カ所に設けられた基板載置部6a、6b、6cに吸着さ
れることなく載置される。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. FIG. 1 shows the overall configuration of a pattern position measuring apparatus embodying the present invention, and FIG. 3 shows the configuration of a control portion of the apparatus. The pattern position measuring apparatus according to the present embodiment detects the position of a fine pattern (not shown) formed on a substrate 10 such as a reticle, and includes an optical device 12 and an XY stage 15 on which the substrate 10 is placed. The objective lens 11 arranged on the upper part of the substrate 10, the movable mirrors 13a and 13b arranged on the upper end portion of the XY stage 15, and the XY stage 15
Interferometers 14a and 14 for detecting the positions of the X and Y directions, respectively.
b and the light receiving element 50 arranged around the objective lens 11.
a, 50b, 51a, 51b, a display device 21 that displays the measured pattern position, a drive device 150 that drives the XY stage 15, a storage device 22 that stores predetermined data, and a general device overview. Control device 20 for controlling
It has and. As shown in FIG. 2, the substrate 10 is placed on the XY stage 15 with the pattern forming surface facing upward.
The substrates are placed without being adsorbed on the substrate rests 6a, 6b, 6c provided at the places.

【0010】図3に示すように、光学装置12は、対物
レンズ11を介して基板10にレーザスポットを照射す
るレーザ光源12aと、対物レンズ11をZ方向に駆動
して焦点位置を自動調整するオートフォーカス装置12
bとを備えている。基板10上に形成されたパターン
は、対物レンズ11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。オートフォーカス装置12
bによる焦点検出方法に関しては、例えば実公昭57−
44325号公報に開示された同期検波方法などを利用
することができる。このオートフォーカス装置12bに
より、基板10の表面高さを検出し、その高さに応じた
信号を制御装置20に送出するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the optical device 12 automatically adjusts the focal position by driving the laser light source 12a for irradiating the substrate 10 with a laser spot through the objective lens 11 and the objective lens 11 in the Z direction. Autofocus device 12
and b. The pattern formed on the substrate 10 is magnified by the objective lens 11 and imaged at a predetermined position in the optical device 12. Autofocus device 12
The focus detection method according to b is described in, for example,
The synchronous detection method disclosed in Japanese Patent No. 44325 can be used. The autofocus device 12b is configured to detect the surface height of the substrate 10 and send a signal according to the height to the control device 20.

【0011】駆動装置150はモータ(図示せず)を備
え、これによってXYステージ15をXYの二次元方向
に移動させる。干渉計14a、14bは、移動鏡13
a、13bの反射面と、不図示の固定鏡の反射面とに対
して測長用のレーザビームを照射すると共に、その反射
光を受光することによってXYステージ15の位置を検
出し、その位置情報を制御装置20に送出する。4つの
受光素子50a、50b、51a、51bは、基板10
上のパターンの凸凹のエッジ部分で生じる散乱光又は回
折光を受光し、その検出信号を制御装置20に送る。こ
のエッジ検出信号に基づき、制御装置20がパターンの
エッジ位置を検出する。なお、このようなエッジ検出の
方法の詳細に関しては、特公昭56ー25964号公報
に開示されている。
The driving device 150 includes a motor (not shown), which moves the XY stage 15 in the XY two-dimensional directions. The interferometers 14a and 14b are movable mirrors 13.
The position of the XY stage 15 is detected by irradiating the reflecting surfaces of a and 13b and the reflecting surface of a fixed mirror (not shown) with a laser beam for length measurement and receiving the reflected light. The information is sent to the control device 20. The four light receiving elements 50a, 50b, 51a, 51b are the substrate 10
The scattered light or the diffracted light generated at the uneven edge portion of the upper pattern is received, and the detection signal is sent to the control device 20. Based on this edge detection signal, the control device 20 detects the edge position of the pattern. The details of such an edge detection method are disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-25964.

【0012】記憶装置22には、基板10の複数箇所で
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(図1のX方向、Y方向)な変位量(基準補正量)が
予め記憶されている。また、このような補正量を求めた
位置に対応して、基板10に複数の領域が定められ、そ
のデータが記憶装置22に記憶されている。例えば、図
4に示すように、基板10の25カ所の補正量が記憶装
置22に記憶されているとすると、制御装置20は補正
量が求められた各位置(31a〜31n、31p〜31
z)を中心として25個の領域を定める。なお、この補
正量は、予め実測によって求めても、例えば有限要素法
等のシミュレーション技術を用いて求めても良い。実測
によって補正量を算出する方法については、後に詳しく
説明する。
A two-dimensional (X-direction, Y-direction in FIG. 1) displacement amount (reference correction amount) of a pattern position caused by bending of the substrate 10 due to its own weight at a plurality of locations is stored in the storage device 22 in advance. There is. Further, a plurality of areas are defined on the substrate 10 corresponding to the positions where such correction amounts are obtained, and the data thereof is stored in the storage device 22. For example, as shown in FIG. 4, assuming that the correction amounts at 25 positions on the substrate 10 are stored in the storage device 22, the control device 20 causes the correction amounts to be obtained at the respective positions (31a to 31n, 31p to 31).
25 regions are defined around z). The correction amount may be obtained in advance by actual measurement, or may be obtained by using a simulation technique such as the finite element method. The method of calculating the correction amount by actual measurement will be described in detail later.

【0013】記憶装置22には、材質、形状、大きさの
少なくとも1つが異なる複数種類の基板に対する基準補
正量(第1補正量)△x、△yがそれぞれ記憶されてい
る。尚、厚さ以外の形成条件(材質、大きさ等)が異な
る複数の基板では、それぞれ1種類の厚さのみについ
て、その基準補正値が記憶されているものとする。この
基準補正量は、被測定基板の実際の厚さに応じて修正さ
れるようになっている。例えば、基準基板の厚さ(理想
厚さ)がtであり、被測定基板の実際の厚さはt’の場
合には、両者の差△tを厚さ誤差量とし、これによって
基準補正量を修正する。一例としては、この修正された
基準補正量(第2補正量)を△x’、△y’とすると、 △x’=△x・|t/(t−△t)|=△x・t/t’ △y’=△y・|t/(t−△t)|=△y・t/t’ 基板の撓み量は、基板の厚さに依存する割合が大きいた
め、このように厚さ誤差量を考慮して基準補正値を変換
することは重要となる。
The storage device 22 stores reference correction amounts (first correction amounts) Δx and Δy for a plurality of types of substrates having at least one of different materials, shapes and sizes. It should be noted that, for a plurality of substrates having different formation conditions (material, size, etc.) other than the thickness, the reference correction value is stored for only one type of thickness. This reference correction amount is modified according to the actual thickness of the substrate to be measured. For example, when the thickness of the reference substrate (ideal thickness) is t and the actual thickness of the measured substrate is t ', the difference Δt between the two is taken as the thickness error amount, and the reference correction amount To fix. As an example, if this corrected reference correction amount (second correction amount) is Δx ′, Δy ′, Δx ′ = Δx · | t / (t−Δt) | = Δx · t / T 'Δy' = Δy · | t / (t-Δt) | = Δy · t / t 'The amount of bending of the substrate depends on the thickness of the substrate, and thus the thickness is It is important to convert the reference correction value in consideration of the error amount.

【0014】次に、上記のように構成されたパターン位
置測定装置の全体的な動作について、図5のフローチャ
ートを参照して説明する。ここで、制御装置20は、予
め基準補正値を記憶している(ステップ1)。被測定基
板(基板10)をパターン形成面を上に向けた状態でX
Yステージ15上の基板載置部6a、6b、6c上にセ
ットする(ステップ2)。その後、XYステージ15を
移動させて、基板載置部6a、6b、6cの何れかが光
学装置12の光軸上に位置するように調整し、オートフ
ォーカス装置12bによって、基板10の表面の位置
(高さ)を検出する(ステップ3)。
Next, the overall operation of the pattern position measuring device configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the control device 20 stores the reference correction value in advance (step 1). X with the substrate to be measured (substrate 10) with the pattern formation surface facing up
It is set on the substrate mounting portions 6a, 6b, 6c on the Y stage 15 (step 2). After that, the XY stage 15 is moved to adjust any of the substrate mounting portions 6a, 6b, and 6c so as to be positioned on the optical axis of the optical device 12, and the position of the surface of the substrate 10 is adjusted by the autofocus device 12b. (Height) is detected (step 3).

【0015】ここで、オートフォーカス装置12bにお
ける合焦位置の検出について簡単に説明する。まず基板
10上に対物レンズ11を介し、レーザ光源12aから
のレーザ光をスポット状(又はスリット状)に結像さ
せ、基板10からの反射光を対物レンズ11を介して再
結像させる。この際、所定の合焦面を中心としてピンホ
ール(又はスリット)の位置を光軸方向(Z軸方向)に
単振動させ、更にピンホール(又はスリット)の透過光
を不図示の光検出器が受光する。この透過光は、この光
検出器によって光電変換され、この光電変換により光検
出器から得られた出力信号を単振動の周波数で同期検波
(同期整流)する。その結果、図6に示すようなZ方向
の位置に対する電圧値がS字状に変化するSカーブ信号
が得られる。
Here, the detection of the in-focus position by the autofocus device 12b will be briefly described. First, the laser light from the laser light source 12a is imaged in a spot shape (or a slit shape) on the substrate 10 via the objective lens 11, and the reflected light from the substrate 10 is re-imaged via the objective lens 11. At this time, the position of the pinhole (or slit) is simply oscillated in the optical axis direction (Z-axis direction) around the predetermined focusing surface, and the light transmitted through the pinhole (or slit) is not shown in the photodetector. Receives light. This transmitted light is photoelectrically converted by this photodetector, and the output signal obtained from the photodetector by this photoelectric conversion is synchronously detected (synchronous rectification) at the frequency of simple vibration. As a result, an S curve signal in which the voltage value with respect to the position in the Z direction changes in an S shape as shown in FIG. 6 is obtained.

【0016】このSカーブ信号は、合焦位置d0の前後
の小区間でデフォーカス量dと電圧値Vとが線形性を有
し、また合焦位置d0で電圧値Vがゼロとなる特性を有
しているので、Sカーブ信号に基づいて容易に合焦位置
d0に対する基板10表面のZ方向の高さ、すなわち基
板10を載置して二次元移動するXYステージ15の理
想的な移動水平面(基準平面)と、基板10との間隔が
検出できる。
The S-curve signal has a characteristic that the defocus amount d and the voltage value V have linearity in a small section before and after the in-focus position d0, and the voltage value V becomes zero at the in-focus position d0. Therefore, the height of the surface of the substrate 10 in the Z direction with respect to the in-focus position d0 can be easily obtained based on the S curve signal, that is, an ideal moving horizontal plane of the XY stage 15 that moves the substrate 10 two-dimensionally. The distance between the (reference plane) and the substrate 10 can be detected.

【0017】制御装置20は、基板10のZ軸方向の位
置と、予め記憶されているXYステージ15の上面の位
置と、XYステージ15と基板10の間隔(基板載置部
6a、6b、6cの高さ)との3つの要素から、基板1
0の厚さを算出する(図2(b)参照)。そして、記憶
装置22に記憶されている、基板10とほぼ同一の形成
条件(但し、厚さ以外)の基準基板の厚さ(理論厚さ)
tを読み出し、この値tと実際の基板10の厚さt’と
の差を厚さ誤差量△tとして算出する(ステップ4)。
次に、この厚さ誤差量△tに基づいて基準補正値(理論
補正値)△x、△yを変更し、この変更された基準補正
量△x’、△y’を記憶装置22に記憶する(ステップ
5)。このとき、制御装置20は図4のように基板上の
複数(25個)の領域の各々についてその補正量△
x’、△y’を算出する。
The controller 20 controls the position of the substrate 10 in the Z-axis direction, the position of the upper surface of the XY stage 15 which is stored in advance, the distance between the XY stage 15 and the substrate 10 (the substrate mounting portions 6a, 6b, 6c). Substrate height from the three elements)
The thickness of 0 is calculated (see FIG. 2 (b)). Then, the thickness (theoretical thickness) of the reference substrate stored in the storage device 22 under substantially the same forming conditions (except the thickness) as the substrate 10.
t is read, and the difference between this value t and the actual thickness t ′ of the substrate 10 is calculated as the thickness error amount Δt (step 4).
Next, the reference correction values (theoretical correction values) Δx and Δy are changed based on the thickness error amount Δt, and the changed reference correction amounts Δx ′ and Δy ′ are stored in the storage device 22. (Step 5). At this time, the controller 20 adjusts the correction amount Δ for each of the plurality (25) of areas on the substrate as shown in FIG.
Calculate x'and Δy '.

【0018】その後、図示しない入力装置からの測定開
始命令により、制御装置20は干渉計14a、14bか
らのステージ位置信号をモニタしながら、XYステージ
15が初期位置にくるように駆動装置150を制御す
る。次に、制御装置20は、XYステージ15を初期位
置から順次移動させ、光学装置12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、そこで散乱光が生じ、これを
受光素子50a、50b、51a、51bによって検出
する。受光素子50a、50b、51a、51bは、散
乱光を検出すると、これに応じたエッジ検出信号を制御
装置20に対して出力する。
Thereafter, in response to a measurement start command from an input device (not shown), the control device 20 monitors the stage position signals from the interferometers 14a and 14b, and controls the drive device 150 so that the XY stage 15 comes to the initial position. To do. Next, the control device 20 sequentially moves the XY stage 15 from the initial position, and causes the spot light from the optical device 12 to relatively scan the substrate surface. When the spot light hits the pattern edge on the substrate surface, scattered light is generated there, and this is detected by the light receiving elements 50a, 50b, 51a, 51b. When the light receiving elements 50a, 50b, 51a, 51b detect the scattered light, the light receiving elements 50a, 50b, 51a, 51b output an edge detection signal corresponding thereto to the control device 20.

【0019】制御装置20は、エッジ検出信号を入力す
ると、その時のパターンエッジの位置を干渉計14a、
14bから読み取ると共に(ステップ6)、そのパター
ン位置が含まれる領域の補正量(△x’、△y’)を記
憶装置22から読み出す。この時の補正量は、上述した
ように基板の厚さ誤差△tによって改訂されたものであ
る。
When the controller 20 receives the edge detection signal, the controller 20 determines the position of the pattern edge at that time by the interferometer 14a,
While reading from 14b (step 6), the correction amount (Δx ′, Δy ′) of the area including the pattern position is read from the storage device 22. The correction amount at this time is revised according to the thickness error Δt of the substrate as described above.

【0020】その後、制御装置20は、記憶装置22か
ら読み出した補正値に基づき、検出されたパターンエッ
ジのXY二次元方向の位置を補正する(ステップ7)。
そして、制御装置20は、この補正後のエッジ位置に基
づいてパターン位置と線幅を求め、これらを記憶装置2
2に記憶させた上で表示装置21に表示する(ステップ
8)。尚、制御装置20は、補正後のエッジ位置を記憶
装置22に記憶させておき、不図示の入力装置からのオ
ペレータの指示に従い、その記憶されたエッジ位置に基
づいて基板上のパターンの間隔を計算し、この計算した
間隔を表示装置21に表示するようになっている。
Thereafter, the control device 20 corrects the position of the detected pattern edge in the XY two-dimensional directions based on the correction value read from the storage device 22 (step 7).
Then, the control device 20 obtains the pattern position and the line width based on the corrected edge position, and stores these in the storage device 2
It is stored in memory 2 and displayed on the display device 21 (step 8). The control device 20 stores the corrected edge position in the storage device 22, and according to the operator's instruction from an input device (not shown), the pattern interval on the substrate is determined based on the stored edge position. The calculated intervals are displayed on the display device 21.

【0021】以上の説明では、厚さ以外の形成条件が異
なる複数の基板では、それぞれ1種類の厚さのみについ
てその基準補正量を記憶装置22に記憶しておくものと
したが、厚さ以外の形成条件がほぼ同一であってもその
厚さが大きく異なる場合には、厚さが異なる複数の基準
基板についてその基準補正量をそれぞれ求めて記憶して
おくとよい。このとき、被測定基板の厚さに最も近い厚
さを持つ基準基板での基準補正量を記憶装置22から読
み出し、この読み出した基準補正量を被測定基板とその
基準基板との厚さの差で修正することになる。
In the above description, with respect to a plurality of substrates having different forming conditions other than the thickness, the reference correction amount is stored in the storage device 22 for only one type of thickness. If the formation conditions are substantially the same but the thicknesses are significantly different, it is preferable to obtain and store the reference correction amounts for a plurality of reference substrates having different thicknesses. At this time, the reference correction amount for the reference substrate having the thickness closest to the thickness of the measured substrate is read from the storage device 22, and the read reference correction amount is the difference in thickness between the measured substrate and the reference substrate. Will be corrected in.

【0022】また、基準基板の撓みによるパターンの変
位量を基準補正量として記憶装置22に記憶しておくも
のとしたが、例えば、基準となる基板の撓み形状(具体
的には、基板表面高さ位置)を、水平面内での基板の位
置を変数とする関数(例えば、4次関数)で近似し、こ
の近似された関数の係数(パラメータ)を記憶しておく
ようにしても良い。特に後者では、その基板を複数の領
域に分割し、この領域毎にその勾配を記憶しておくこと
が望ましい。撓み形状(関数)や勾配を記憶しておく場
合は、その記憶データに基づいて撓みによるパターンの
変位量を算出することになる。
The amount of displacement of the pattern due to the bending of the reference substrate is stored in the storage device 22 as the reference correction amount. For example, the bending shape of the reference substrate (specifically, the substrate surface height It is also possible to approximate the position) with a function (for example, a quartic function) having the position of the substrate in the horizontal plane as a variable, and store the coefficient (parameter) of the approximated function. Particularly in the latter case, it is desirable to divide the substrate into a plurality of areas and store the gradient for each area. When the bending shape (function) and the gradient are stored, the displacement amount of the pattern due to the bending is calculated based on the stored data.

【0023】次に、記憶装置22に記憶する基準補正量
の基本的な求め方(原理)を図7を用いて簡単に説明す
る。図7は、ステージ15上の3カ所の基板載置部に載
置したときの基板の断面を示している。実線は基板が自
重により撓んでいない状態を示し、破線は基板が自重に
より撓んでいる状態を示している。まず、(a)の状態
で基板の自重による撓み形状を検出する。次に、(a)
の状態から(b)に示すように基板を表裏反転し、この
時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、オートフォーカス装置12b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事により
容易に求めることが出来る。
Next, a basic method (principle) of obtaining the reference correction amount stored in the storage device 22 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 7 shows a cross section of the substrate when it is placed on the three substrate placement parts on the stage 15. The solid line shows the state where the substrate is not bent by its own weight, and the broken line shows the state where the substrate is bent by its own weight. First, in the state of (a), the bending shape due to the own weight of the substrate is detected. Next, (a)
From this state, the substrate is turned upside down as shown in (b), and the bending shape due to the weight of the substrate at this time is detected. The bending shape of the substrate can be easily obtained by measuring the height of the substrate surface from the reference plane at a predetermined interval using the autofocus device 12b.

【0024】図7の(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7の(c)に
示すような撓み形状になる。更に、(a)における撓み
形状のデータと(c)の撓み形状のデータとの平均デー
タを図示すると(d)に示すような撓み形状となる。
(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。すなわち、上述の撓み形状の
平均データからは、基板の変形(うねり)の影響を受け
ずに、基板の自重のみによる撓み形状を求めることが出
来る。そして、当該平均データから基板表面の複数箇所
の勾配を算出し、これらの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箇所で算出して記憶装置
22に記憶する。
When the data of the bending shape detected in the state of FIG. 7B is mirror-inverted to the left and right, the bending shape as shown in FIG. 7C is obtained. Further, when the average data of the bending shape data in (a) and the bending shape data in (c) is illustrated, the bending shape is as shown in (d).
The bending shape of the substrate in (d) shows the bending shape of the ideal substrate without deformation. That is, from the above-described average data of the bending shape, it is possible to obtain the bending shape only by the weight of the substrate without being affected by the deformation (waviness) of the substrate. Then, the gradients at a plurality of points on the substrate surface are calculated from the average data, and the two-dimensional displacement amounts of the pattern position caused by these gradients are calculated at a plurality of points and stored in the storage device 22.

【0025】上記の実施例においては、基板10はパタ
ーン面を上に向けてXYステージ15上に載置されてい
るが、一般に基板10はパターン面を下に向けた状態で
支持して使用されるケースが多い。そこで、例えば特開
平6−18220号公報に開示されたように、パターン
形成面を下に向けた状態で基板10を支持した場合の当
該基板の撓みをも考慮して補正すれば、実際に基板を使
用する状態により近い状態でのパターン位置計測が可能
となる。なお、パターン形成面を下に向けて基板10を
支持した場合の撓み形状は、例えば、装置外部におい
て、基板10と同材質、同形状の基板を使用して予め求
めておく。
In the above embodiment, the substrate 10 is placed on the XY stage 15 with the pattern surface facing upward, but generally, the substrate 10 is used while being supported with the pattern surface facing downward. There are many cases where Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-18220, if the deflection of the substrate when the substrate 10 is supported with the pattern formation surface facing downward is also taken into consideration and corrected, the actual substrate is obtained. It is possible to measure the pattern position in a state closer to the state in which is used. Note that the bending shape when the substrate 10 is supported with the pattern forming surface facing downward is obtained in advance outside the apparatus, for example, by using a substrate having the same material and shape as the substrate 10.

【0026】先に図7を参照して基準補正量の基本的な
求め方(原理)を説明したが、ここでは、まず、パター
ン面を上に向けて基板10を支持した場合の当該基板の
撓み形状、及びこれに基づく基準補正値の実測による求
め方の詳細について説明する。XYステージ15が初期
位置にあると、図8に示す高さ測定点31aが光学装置
12の対物レンズ11の光軸上にくる。制御装置20
は、光学装置12のオートフォーカス装置12bのフォ
ーカス機能が働く前の出力電圧を読み取ることにより、
パターン形成面の高さH31を測定し、高さ測定点31
aに対応するXYステージ15の位置と共に記憶する。
The basic method (principle) of obtaining the reference correction amount has been described above with reference to FIG. 7, but here, first, when the substrate 10 is supported with the pattern surface facing upward, The details of the flexure shape and the method of obtaining the reference correction value based on the flexure shape will be described. When the XY stage 15 is at the initial position, the height measurement point 31 a shown in FIG. 8 comes on the optical axis of the objective lens 11 of the optical device 12. Control device 20
By reading the output voltage before the focus function of the autofocus device 12b of the optical device 12 operates,
The height H31 of the pattern forming surface is measured, and the height measurement point 31
It is stored together with the position of the XY stage 15 corresponding to a.

【0027】制御装置20は、順次基板10上の高さ測
定点31b〜31n、31p〜31zにおけるパターン
形成面の高さH31b〜H31n、H31p〜H31z
をそれぞれの高さ測定点でのXYステージ15の位置と
共に記憶する。次に、X方向に並んだ高さ測定点31a
〜31eの高さとXYステージ15の位置との関係か
ら、X方向のライン32aにおける撓み形状を以下の4
次式で近似する。 z=a1・X4+a2・X3+a3・X2+a4・X+a
5 上記の式において、z、Xの5つのデータに対して、未
知数a1〜a5は5つであるから上記4次近似式は一義
的に定まる。
The control device 20 sequentially sets the heights H31b to H31n and H31p to H31z of the pattern forming surface at the height measuring points 31b to 31n and 31p to 31z on the substrate 10.
Is stored together with the position of the XY stage 15 at each height measurement point. Next, height measurement points 31a arranged in the X direction
Based on the relationship between the height of 31e and the position of the XY stage 15, the bending shape in the line 32a in the X direction can be calculated as follows.
It is approximated by the following formula. z = a1 · X 4 + a2 · X 3 + a3 · X 2 + a4 · X + a
5 In the above equation, since the unknowns a1 to a5 are five for the five data of z and X, the fourth-order approximation equation is uniquely determined.

【0028】このようにして、順次X方向の高さ測定点
31f〜31j、31k〜31n及び31p、31q〜
31u、31v〜31zに対しても撓み形状の4次近似
式を求める。更に、Y方向のライン32bにおける撓み
形状を以下の4次式で近似する。 z=a1・Y4+a2・Y3+a3・Y2+a4・Y+a
In this way, height measurement points 31f to 31j, 31k to 31n and 31p and 31q in the X direction are sequentially measured.
Also for 31u and 31v to 31z, a fourth-order approximate expression of the bending shape is obtained. Furthermore, the bending shape of the line 32b in the Y direction is approximated by the following quartic equation. z = a1 · Y 4 + a2 · Y 3 + a3 · Y 2 + a4 · Y + a
5

【0029】同様にして、順次Y方向の高さ測定点31
b〜31w、31c〜31x、31d〜31y、31e
〜31zに対しても撓み形状の4次近似式を求める。こ
の結果、図4に示したように基板10のパターン形成面
の撓み形状が得られる。
Similarly, height measurement points 31 in the Y direction are sequentially obtained.
b-31w, 31c-31x, 31d-31y, 31e
A quaternary approximation formula of the flexure shape is obtained for .about.31z. As a result, the bent shape of the pattern formation surface of the substrate 10 is obtained as shown in FIG.

【0030】次に、制御装置20は、XYステージ15
を初期位置に戻した後、駆動装置150を制御して、X
Yステージ15を初期位置から順次移動させる。光学装
置12からのスポット光で基板10を相対走査すると、
受光素子50a、50b、51a、51bからエッジ検
出信号が出力される。制御装置20は、パターンのエッ
ジが検出されたときの干渉計14a、14bの位置信号
からエッジ検出信号が出力されたときのXYステージ1
5の位置を読み取る。
Next, the controller 20 controls the XY stage 15
After returning to the initial position, the drive device 150 is controlled to
The Y stage 15 is sequentially moved from the initial position. When the substrate 10 is relatively scanned with the spot light from the optical device 12,
Edge detection signals are output from the light receiving elements 50a, 50b, 51a, 51b. The controller 20 controls the XY stage 1 when the edge detection signal is output from the position signals of the interferometers 14a and 14b when the edge of the pattern is detected.
Read position 5.

【0031】例えば、図8のパターンエッジ位置(以
下、パターンの位置とする)33a、33bでエッジ検
出信号が出力されたとする。パターンの位置33a、3
3bの位置に対応した座標値が干渉計14a、14bか
ら読み取られ、記憶される。制御装置20は、パターン
の位置33aのX座標値を認識し、先に求めた4次近似
式のうち、パターンの位置33aに隣接した近似式上の
高さ測定点33c、33dにおけるX方向の勾配θX
3、θX4を算出する。これらの勾配θX3、θX4
は、先に算出した4次近似式を微分し、X座標値を代入
することにより得ることが出来る。
For example, assume that edge detection signals are output at the pattern edge positions (hereinafter, referred to as pattern positions) 33a and 33b in FIG. Pattern positions 33a, 3
Coordinate values corresponding to the position of 3b are read from the interferometers 14a and 14b and stored. The control device 20 recognizes the X coordinate value of the pattern position 33a, and of the quaternary approximation formulas previously obtained, the height measurement points 33c and 33d on the approximation formulas adjacent to the pattern position 33a are in the X direction. Slope θX
3, θX4 is calculated. These gradients θX3, θX4
Can be obtained by differentiating the previously calculated fourth-order approximation formula and substituting the X coordinate value.

【0032】パターン位置33aと高さ測定点33c、
33dとの位置関係が図8に示すものであった場合、パ
ターンの位置33aのX方向の勾配θX1は、比例配分
により、以下の式によって算出する。 θX1 =(L2・θX3+L1・θX4)/(L1+
L2) 他方のパターンの位置33bでのX方向の勾配θX2に
ついても同様に算出する。
The pattern position 33a and the height measuring point 33c,
When the positional relationship with 33d is as shown in FIG. 8, the gradient θX1 in the X direction of the pattern position 33a is calculated by the following formula by proportional distribution. θX1 = (L2 · θX3 + L1 · θX4) / (L1 +
L2) The gradient θX2 in the X direction at the position 33b of the other pattern is calculated in the same manner.

【0033】Y方向の勾配θY1、θY2についても同
様にして算出する。次に、パターンの位置33a、33
bにおける補正量(t・θX1)/2、(t・θY1)
/2、(t・θX2)/2、(t・θY2)/2を各々
算出する。なお、tは基板10の厚さ(基準厚さ)であ
る。この補正量を用いて干渉計14a、14bで検出さ
れたパターンの位置に対応した座標値から撓みの無い状
態でのパターンの位置に対応した座標値を求める。ここ
で、パターンの位置33a及び33bが位置するX方向
のライン32cにおける撓み形状は、図9(a)のパタ
ーン形成面33の撓み形状で、点0を中心とした円弧状
とみなす。
The gradients θY1 and θY2 in the Y direction are calculated in the same manner. Next, pattern positions 33a, 33
b correction amount (t · θX1) / 2, (t · θY1)
/ 2, (t · θX2) / 2, and (t · θY2) / 2 are calculated. Note that t is the thickness of the substrate 10 (reference thickness). Using this correction amount, the coordinate value corresponding to the position of the pattern in the state without bending is obtained from the coordinate value corresponding to the position of the pattern detected by the interferometers 14a and 14b. Here, the bending shape in the line 32c in the X direction where the pattern positions 33a and 33b are located is the bending shape of the pattern forming surface 33 in FIG. 9A, and is considered to be an arc shape with the point 0 as the center.

【0034】補正量は、中立面10’が伸び縮みせず、
中立面10’が変形することによる基板10の寸法変化
量が微少であるので無視でき、勾配から直ちに求めるこ
とができる。Y方向の補正量についても同様に考えるこ
とが出来る。
The correction amount is such that the neutral surface 10 'does not expand or contract,
Since the dimensional change amount of the substrate 10 due to the deformation of the neutral surface 10 'is very small, it can be ignored and can be immediately obtained from the gradient. The correction amount in the Y direction can be similarly considered.

【0035】尚、厚さ以外の形成条件がほぼ同一の複数
の被測定基板についてそれぞれパターンの位置を測定す
る場合は、先ず1枚目の被測定基板において前述の如く
オートフォーカス装置12bを用いて撓み形状(近似関
数)を求めて勾配を算出し、この勾配に基づいてパター
ンの変位量(補正量)を求めて記憶装置22に記憶す
る。そして、1枚目の被測定基板では、この求めた補正
量に基づいてパターン位置を補正し、2枚目以降の被測
定基板では1枚目の被測定基板との厚さの差△t(=t
−t’)を検出し、この厚さの差△tに基づいて先に記
憶した補正量を修正すると共に、この修正された補正量
に基づいてパターン位置を補正する。
When the positions of the patterns are measured on a plurality of substrates to be measured which have substantially the same formation conditions other than the thickness, first, the autofocus device 12b is used on the first substrate to be measured as described above. The flexure shape (approximate function) is calculated to calculate the gradient, and the displacement amount (correction amount) of the pattern is calculated based on the gradient and stored in the storage device 22. Then, the pattern position is corrected on the first measured substrate based on the calculated correction amount, and the thickness difference Δt ( = T
-T ') is detected, the previously stored correction amount is corrected based on the thickness difference Δt, and the pattern position is corrected based on the corrected correction amount.

【0036】以上、パターン形成面を上に向けて支持し
た基板10の撓みの無い状態への変換に用いられる補正
量の算出について説明した。ここでは、更に、パターン
形成面を下に向けて支持した状態(実際の使用状態)へ
の変換方法について説明する。
Heretofore, the calculation of the correction amount used for converting the substrate 10 supported with the pattern forming surface facing upward to a state without bending has been described. Here, a method of converting into a state in which the pattern forming surface is supported downward (actual use state) will be further described.

【0037】制御装置20は、予め記憶しておいた4次
近似式から、上述した比例配分を用いて、撓みの無い状
態でのパターンの位置における勾配θX1’、θX
2’、θY1’、θY2’を算出し、更に補正量(t・
θX1’)/2、(t・θY1’)/2、(t・θX
2’)/2、(t・θY2’)/2を各々を算出する。
これらの補正量を用い、撓みの無い状態でのパターンの
位置に対応する座標値からパターン形成面を下にして支
持した際に生じる第2の撓み状態でのパターンの位置3
3a、33bに対応した座標値を算出する。なお、撓み
の無い状態でのパターンが位置するX方向のライン32
cにおける撓み形状は、図9(b)のパターン形成面3
3の撓み形状で、点0’を中心とした円弧状とみなす。
The control device 20 uses the above-described proportional distribution from the fourth-order approximation formula stored in advance, and uses the proportional distribution described above to obtain the gradients θX1 ', θX at the position of the pattern in the state without any bending.
2 ′, θY1 ′, θY2 ′ are calculated, and the correction amount (t ·
θX1 ′) / 2, (t · θY1 ′) / 2, (t · θX
2 ′) / 2 and (t · θY2 ′) / 2 are calculated.
Using these correction amounts, the position 3 of the pattern in the second bending state, which occurs when the pattern forming surface is supported downward from the coordinate value corresponding to the position of the pattern in the state without bending, 3
The coordinate values corresponding to 3a and 33b are calculated. It should be noted that the line 32 in the X direction where the pattern is located in the state without any bending
The flexure shape in c is the pattern forming surface 3 in FIG.
It is assumed that the flexure shape of 3 is an arc shape with the point 0 ′ as the center.

【0038】このようにして求めたパターンの位置は、
基板10をパターン形成面を下にして支持したときのパ
ターン位置に近いものである。図9(a)に示した撓み
状態でのパターンの位置33aと33bとの間の距離
は、基板10の理想平面の状態においた場合に比べて、
t・(θX1−θX2)/2 の誤差を含んでいること
になる。但し、θX1、θX2は図9に示すように基板
10の傾きが右上がりの時は正、左上がりの時は負とな
る。この場合、パターンの位置33a、33bとの間の
距離は勾配の差(θX1−θX2)が正であれば長く計
測され、負であれば短く計測されることになる。また、
基板10が水平面に対して傾いていても、誤差はθX1
とθX2との差から演算されるので、傾きはキャンセル
される。
The position of the pattern thus obtained is
It is close to the pattern position when the substrate 10 is supported with the pattern forming surface facing downward. The distance between the pattern positions 33a and 33b in the flexed state shown in FIG. 9A is larger than that in the case where the substrate 10 is in the ideal plane state.
This means that the error of t · (θX1-θX2) / 2 is included. However, as shown in FIG. 9, θX1 and θX2 are positive when the inclination of the substrate 10 rises to the right and negative when the inclination of the substrate 10 rises to the left. In this case, the distance between the pattern positions 33a and 33b is measured long if the gradient difference (θX1−θX2) is positive, and short if it is negative. Also,
Even if the substrate 10 is tilted with respect to the horizontal plane, the error is θX1.
Since it is calculated from the difference between θX2 and θX2, the inclination is canceled.

【0039】図9(b)に示した撓み状態でのパターン
の位置33aと33bとの間の距離は、基板10の撓み
の無い状態でのパターン位置に比べて、t・(θX1’
−θX2’)/2 の誤差を含んでいることになる。但
し、θX1’、θX2’は、図9に示すように基板10
の傾きが右上がりの時は正、左上がりの時は負となる。
この場合、パターンの位置33a、33bとの間の距離
は勾配の差(θX1’−θX2’)が正であれば長く計
測され、負であれば短く計測されることになる。また、
基板10が水平面に対して傾いていても、誤差はθX
1’とθX2’との差から演算されるので、傾きはキャ
ンセルされる。
The distance between the positions 33a and 33b of the pattern in the bent state shown in FIG. 9B is t.multidot. (. Theta.X1 ') as compared with the position of the pattern in the state where the substrate 10 is not bent.
This means that it includes an error of −θX2 ′) / 2. However, θX1 ′ and θX2 ′ are as shown in FIG.
When the slope of is rising to the right, it is positive, and when it is rising to the left, it is negative.
In this case, the distance between the pattern positions 33a and 33b is measured longer if the gradient difference (θX1′−θX2 ′) is positive, and shorter if it is negative. Also,
Even if the substrate 10 is tilted with respect to the horizontal plane, the error is θX.
Since it is calculated from the difference between 1'and θX2 ', the inclination is canceled.

【0040】従って、基板10のパターン形成面を下に
して支持したときの第2の撓み形状でのパターン位置3
3aと33bとの間の距離は、{t(θX1−θX2)
/2}−{t(θX1’−θX2’)/2}から求める
ことが出来る。その後、上述した方法により、基板の理
想厚さtに厚さ誤差△tを加えることにより、実際に基
板10が有する厚さt’に基づいたより正確なパターン
位置データが得られる。
Therefore, the pattern position 3 in the second flexure shape when the substrate 10 is supported with the pattern formation surface facing down
The distance between 3a and 33b is {t (θX1-θX2)
/ 2}-{t (θX1'-θX2 ') / 2}. After that, by adding the thickness error Δt to the ideal thickness t of the substrate by the method described above, more accurate pattern position data based on the thickness t ′ actually possessed by the substrate 10 can be obtained.

【0041】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではな
く、特許請求の範囲によって示された発明の思想の範囲
内で、種々の設計変更が可能である。例えば、オートフ
ォーカス装置12bを利用せずに、対物レンズ11の上
下動量をエンコーダ、干渉計又はポテンショメータ等の
手段により読み取ることによって基板10の表面の高さ
を検出しても良い。また、対物レンズ11の上下動量だ
けでなくXYステージ15の上にZ方向に上下動するZ
ステージを設け、このZステージの上下動量を読み取る
ようにしても良い。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various design changes can be made within the scope of the idea of the invention indicated by the claims. Is possible. For example, the height of the surface of the substrate 10 may be detected by reading the vertical movement amount of the objective lens 11 by means of an encoder, an interferometer, a potentiometer, or the like, without using the autofocus device 12b. Further, not only the vertical movement amount of the objective lens 11 but also the vertical movement in the Z direction on the XY stage 15
A stage may be provided and the vertical movement amount of the Z stage may be read.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
測定基板の厚さ誤差(製造誤差、規格上の厚さの違い)
を補正しているため、基準基板による理論補正値のみで
の基板上に形成されたパターン位置の補正をした場合に
比べ、計測精度が向上するという効果がある。
As described above, according to the present invention, the thickness error of the substrate to be measured (manufacturing error, difference in standard thickness).
Therefore, there is an effect that the measurement accuracy is improved as compared with the case where the pattern position formed on the substrate is corrected only by the theoretical correction value by the reference substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるパターン測定装置を示す全体構成
図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a pattern measuring apparatus according to the present invention.

【図2】本発明のパターン測定装置に使用される基板の
配置状態を示し、(a)が平面図、(b)が(a)のA
−A’方向の断面図である。
2A and 2B show arrangements of substrates used in the pattern measuring apparatus of the present invention, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is A in FIG.
It is a sectional view of the -A 'direction.

【図3】本発明のパターン測定装置の制御部分の構成を
示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control portion of the pattern measuring apparatus of the present invention.

【図4】本発明の作用を説明するための説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.

【図5】本発明の動作を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the present invention.

【図6】本発明の作用を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing the action of the present invention.

【図7】本発明の作用を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing the operation of the present invention.

【図8】本発明の作用を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory view showing the operation of the present invention.

【図9】本発明の作用を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory view showing the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・基板 11・・・対物レンズ 12・・・光学装置 12a・・・レーザ光源 12b・・・オートフォーカス装置 14a、14b・・・干渉計 15・・・XYステージ 20・・・制御装置 21・・・表示装置 22・・・記憶装置 150・・・駆動装置 50a、50b、51a、51b・・・受光素子 10 ... Substrate 11 ... Objective lens 12 ... Optical device 12a ... laser light source 12b ... autofocus device 14a, 14b ... Interferometer 15 ... XY stage 20 ... Control device 21 ... Display device 22 ... Storage device 150 ... Drive device 50a, 50b, 51a, 51b ... Light receiving element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G01B 21/00 G06T 1/00 - 7/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 G01B 21/00 G06T 1/00-7/00

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上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方法において、 所定の基準基板の撓みによるパターンの変位量を第1の
補正値として求める第1工程と;前記基準基板に対する
被測定基板の厚さ誤差量を計測する第2工程と;前記厚
さ誤差量に基づいて、前記第1の補正値を修正すること
によって第2の補正値を求める第3工程と;前記被測定
基板の上に形成されたパターンの位置を測定する第4工
程と;前記第2の補正値に基づいて、前記測定されたパ
ターンの位置を補正する第5工程とを含むことを特徴と
するパターン位置測定方法。
1. A pattern position measuring method for measuring the position of a pattern formed on a substrate, comprising: a first step of obtaining a displacement amount of the pattern due to bending of a predetermined reference substrate as a first correction value; A second step of measuring a thickness error amount of the substrate to be measured with respect to; and a third step of obtaining a second correction value by correcting the first correction value based on the thickness error amount; A fourth step of measuring the position of the pattern formed on the substrate to be measured; and a fifth step of correcting the position of the measured pattern based on the second correction value. Pattern position measurement method.
【請求項2】 前記第2工程において、前記被測定基板
の表面高さを計測することによって前記厚さ誤差量を求
めることを特徴とする請求項1記載のパターン位置測定
方法。
2. The pattern position measuring method according to claim 1, wherein in the second step, the thickness error amount is obtained by measuring a surface height of the substrate to be measured.
【請求項3】 前記被測定基板がステージ上の複数の支
持部の上に載置され;前記表面高さの計測は、前記支持
部付近で行われることを特徴とする請求項2記載のパタ
ーン位置測定方法。
3. The pattern according to claim 2, wherein the substrate to be measured is placed on a plurality of supporting portions on a stage; and the surface height is measured in the vicinity of the supporting portions. Position measurement method.
【請求項4】 前記第1工程において求められる前記第
1の補正値は、前記基準基板を表と裏でそれぞれ支持し
た場合の2つの撓み量に基づいて求められることを特徴
とする請求項1記載のパターン位置測定方法。
4. The first correction value obtained in the first step is obtained based on two bending amounts when the reference substrate is supported on the front side and the back side, respectively. The described pattern position measuring method.
【請求項5】 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方法において、 前記被測定基板の厚さと所定の基準基板の厚さとの差に
基づいて、該基準基板の自重による撓みによって生じる
パターンの変位量を修正する第1工程と;前記被測定基
板のパターンの位置を測定し、前記修正された変位量に
基づいて前記測定されたパターン位置を補正する第2工
程とを含むことを特徴とするパターン位置測定方法。
5. A method for measuring the position of a pattern of a substrate to be measured placed on a stage substantially horizontally, wherein the reference is determined based on a difference between the thickness of the substrate to be measured and a predetermined reference substrate. A first step of correcting the displacement amount of the pattern caused by the deflection of the substrate due to its own weight; a step of measuring the position of the pattern of the substrate to be measured, and correcting the measured pattern position based on the corrected displacement amount. A pattern position measuring method comprising: two steps.
【請求項6】 前記基準基板の撓みによる勾配を予め記
憶しておき、前記パターン位置の測定点での前記記憶さ
れた勾配に基づいて前記パターンの変位量を算出し、該
算出された変位量を前記厚さの誤差で修正することを特
徴とする請求項5に記載の方法。
6. A displacement gradient of the reference substrate is stored in advance, a displacement amount of the pattern is calculated based on the stored gradient at a measurement point of the pattern position, and the calculated displacement amount. The method according to claim 5, wherein is corrected with the thickness error.
【請求項7】 基板上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おいて、 所定の基準基板の撓みによるパターンの変位量を第1の
補正値として記憶する記憶手段と;前記基準基板に対す
る被測定基板の厚さ誤差量を計測する厚さ計測手段と;
前記厚さ誤差量に基づいて、前記第1の補正値を修正す
ることによって第2の補正値を求める演算手段と;前記
被測定基板の上に形成されたパターンの位置を測定する
位置計測手段と;前記第2の補正値に基づいて、前記測
定されたパターンの位置を補正する補正手段とを含むこ
とを特徴とするパターン位置測定装置。
7. A pattern position measuring device for measuring the position of a pattern formed on a substrate, and a storage means for storing a displacement amount of the pattern due to bending of a predetermined reference substrate as a first correction value; A thickness measuring means for measuring a thickness error amount of the substrate to be measured with respect to;
Calculating means for obtaining a second correction value by modifying the first correction value based on the thickness error amount; position measuring means for measuring the position of the pattern formed on the substrate to be measured. A pattern position measuring device comprising: a correction unit that corrects the position of the measured pattern based on the second correction value.
【請求項8】 前記厚さ計測手段は、前記被計測基板の
表面高さを計測し、該計測値に基づいて前記厚さ誤差量
を検出することを特徴とする請求項7記載のパターン位
置測定装置。
8. The pattern position according to claim 7, wherein the thickness measuring means measures a surface height of the substrate to be measured and detects the thickness error amount based on the measured value. measuring device.
【請求項9】 前記被測定基板は複数の支持部でほぼ水
平に支持されてステージ上に載置され;前記厚さ計測手
段は、前記被計測基板が載置される支持部付近で前記表
面高さを計測することを特徴とする請求項8記載のパタ
ーン位置測定装置。
9. The substrate to be measured is supported on a stage by being supported substantially horizontally by a plurality of supporting portions; and the thickness measuring means includes the surface near the supporting portion on which the substrate to be measured is mounted. The pattern position measuring device according to claim 8, wherein the height is measured.
【請求項10】 前記厚さ計測手段は、オートフォーカ
ス装置であることを特徴とする請求項8又は9記載のパ
ターン位置測定装置。
10. The pattern position measuring device according to claim 8, wherein the thickness measuring means is an autofocus device.
【請求項11】 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、 前記ステージ上に載置された被測定基板と所定の基準基
板との厚さの差を検出する検出手段と;前記検出された
厚さの差に応じて、前記基準基板の自重による撓みによ
って生じるパターンの変位量を修正し、該修正された変
位量に基づいて前記パターン位置の計測結果を補正する
補正手段とを含むことを特徴とするパターン位置測定装
置。
11. An apparatus for measuring the position of a pattern of a substrate to be measured placed substantially horizontally on a stage, wherein a difference in thickness between the substrate to be measured placed on the stage and a predetermined reference substrate. Detecting means for detecting a pattern displacement amount, which is caused by the deflection of the reference substrate due to its own weight, in accordance with the detected difference in thickness, and the pattern position is measured based on the corrected displacement amount. A pattern position measuring device comprising: a correction unit that corrects a result.
【請求項12】 前記補正手段は、前記基準基板の撓み
による勾配を記憶する記憶手段と、前記パターン位置の
測定点での前記記憶された勾配に基づいて前記パターン
の変位量を算出し、該算出された変位量を前記厚さの誤
差で修正する演算手段とを有することを特徴とする請求
項11に記載の装置。
12. The correction unit calculates a displacement amount of the pattern based on a storage unit that stores a gradient due to the bending of the reference substrate and the stored gradient at a measurement point at the pattern position, The apparatus according to claim 11, further comprising a calculation unit that corrects the calculated displacement amount with the thickness error.
【請求項13】 前記ステージ上に載置された被測定基
板の表面高さを計測するフォーカスセンサーを更に備
え、前記検出手段は、前記フォーカスセンサーの出力に
基づいて前記厚さの差を求めることを特徴とする請求項
11又は12に記載の装置。
13. A focus sensor for measuring the surface height of a substrate to be measured placed on the stage, wherein the detection means obtains the difference in thickness based on the output of the focus sensor. The device according to claim 11 or 12, characterized in that.
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JP4556169B2 (en) * 2004-10-29 2010-10-06 富士フイルム株式会社 Holding strain measuring method and apparatus
JP5153998B2 (en) * 2005-02-25 2013-02-27 Hoya株式会社 Method for manufacturing transparent substrate for mask blank, method for manufacturing mask blank, method for manufacturing exposure mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP4531685B2 (en) * 2005-11-24 2010-08-25 株式会社神戸製鋼所 Shape measuring device and shape measuring method
JP4824647B2 (en) * 2007-08-06 2011-11-30 株式会社神戸製鋼所 Flatness measurement method
JP5699468B2 (en) * 2010-07-16 2015-04-08 ウシオ電機株式会社 Adjusting the distance between the projection lens and the workpiece
JP2012242138A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Kobe Steel Ltd Shape measuring device
JP7139953B2 (en) * 2019-01-08 2022-09-21 オムロン株式会社 Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measuring method and program
JP7198731B2 (en) * 2019-07-19 2023-01-04 レーザーテック株式会社 Imaging device and focus adjustment method

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