JP3430141B2 - 異なる厚さの基板のパターンを測定するための測定器および方法 - Google Patents
異なる厚さの基板のパターンを測定するための測定器および方法Info
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Description
り抜き部が画成されているXY往復台と、照明光学系
と、複数個の光学的補償要素とを備えた、異なる厚さの
基板のパターンを測定するための測定器および方法に関
するものである。
う)は、異なる厚さを持っている。測定器で測定できる
基板はSEMI規格(SEMI P1−92 SEMI
1981,1999)を充足していなければならない。
いくつかの例を挙げると、タイプ6025(6×6イン
チと0.25インチの厚さ)、タイプ5009(5×5
インチと0.09インチの厚さ)の石英マスク、或いは
230×230×9mmのサイズの石英マスクがある。
半導体の製造業者によって使用される規格化された厚さ
は2.3mm,3.2mm,6.35mm,9mmであ
る。基板のすべての厚さに対し同じ測定条件(よって比
較可能な測定結果)が得られるようにするには、基板の
材料(石英)を透過する測定光線の光路長が基板のすべ
ての厚さに対し等しくなければならない。したがって光
学系は9mm厚の石英ガラスに対し設計されている。よ
り薄い基板を測定する場合は、光路内に補償要素を挿入
し、全体で等しい光路長が得られるようにする。
板の表面のパターンの座標を決定するための方法および
装置が記載されている。この装置はXY方向に可動な往
復台を有し、往復台上には、測定されるパターンを備え
た透明の基板が下向きに設けられている。検出装置は基
板の上方に装着されている。X軸とY軸に対し干渉計が
設けられ、XY面内での往復台の位置を決定できるよう
になっている。異なる厚さの基板を測定できるようにす
るには、光路長のための補償手段が設けられていなけれ
ばならない。補償手段は円形の板からなり、板内にはた
とえば4個のガラス要素が設けられている。基板の厚さ
の測定に対応して、適当なガラス要素が円板の回転によ
り光路内へ持ちきたされる。円板の回転は電動機または
駆動ベルトを用いて行なうことができる。電動駆動部の
位置に応じて熱源が測定部位付近に設けられているが、
これは測定の再現性を阻害するものである。さらに、レ
ボルバーまたはスライダの格納および運動に大きなスペ
ースを要する。
る厚さの基板のパターンを測定するための測定器におい
て、再現可能な測定結果を提供し、その際測定器の測定
領域内にある熱源をできるだけ少なくするようにするこ
とである。また、できるだけ省スペースの構成を達成さ
せるようにすることである。
響することなく、いくつかの光学的補償要素を測定器の
光路内へ持ちきたす方法を提供することである。
においては、光学的補償要素のための複数個の保管区画
部がXY往復台の繰り抜き部の周回縁に成形されている
こと、必要な光学的補償要素を照明光学系によって付設
の保管区画部から取り出し可能であることによって解決
される。
プの基板を決定するステップと、この基板の光路長を補
償するために必要な補償要素を選択するステップと、照
明光学系が選択した補償要素の下に位置決めされるよう
にXY往復台を移動させるステップと、照明光学系を持
ち上げ、その際補償要素を収容するステップと、XY往
復台を基板の領域に移動させ、補償要素とともに照明光
学系を測定位置に位置決めするステップとを含むことを
特徴とするものである。
能な測定結果を提供し、補償要素を交換するための運動
による不具合な影響を阻止することができる。補償要素
はXY往復台の下部構造に設けた保管区画部で保管され
ている。XY往復台の移動範囲は透過光での測定範囲よ
りも大きい。測定範囲は、XY往復台内に画成されてい
る繰り抜き部にほぼ相当している。これにより、XY往
復台に対しては、適当な位置へ移動させ、補償要素を受
容することが可能である。間違った補償要素を積載し
て、基板を損傷させないようにするため(積載した補償
要素が厚すぎる場合)、或いは測定精度に誤差が出ない
ようにするため(積載した補償要素が薄すぎる場合)、
補償要素はコード化される。このためその形状(幾何学
的形状)は、常に適正な補償要素だけが対応する位置に
収まるように構成される。補償要素を持ち上げるため、
集光器の運動機構が使用される。本発明の他の利点は、
種々の光学的補償要素を測定器の光路内へもちきたすこ
とができる点である。
方法を添付の図面を用いて詳細に説明する。図1に図示
した高精度測定器100は、ベース2,3で防振支持さ
れているグラニットブロック1を有している。グラニッ
トブロック1上では、フレームとして構成されているX
Y往復台4が空気軸受5,6上を矢印で示した2つの方
向に滑動するように変位可能である。XY往復台4のフ
レームは、熱膨張率の低いガラスセラミックスからなっ
ているのが有利である。XY往復台4の駆動部は図示し
ていない。XY往復台4の位置はレーザー干渉計システ
ム7を用いてX方向とY方向とで測定される。
されている。基板8はたとえば石英ガラスからなってい
る。基板8の表面にはパターン9が設けられている。XY
往復台8はフレームとして構成されているので、基板8
は下からも照射される。光を透過させない基板の場合
は、落射照明が適用される。以下では、光を透過させる
基板に限定して説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。
系10が設けられている。結像系10は、フォーカシン
グのためその光軸11に沿ってZ方向へ位置調整可能で
ある。ビームスプリッターミラー12を介して光源13
の光が光路内へ導入されるとともに、他方結像光線が検
出装置14へ誘導される。検出装置14は、たとえば、
高解像度ピクセルアレイを備えたCCDカメラである。
光源13は近紫外線スペクトル範囲の光を放出する。
装着されている。この照明装置は、高さ調整可能な集光
器15と、光源16とを有している。光源16として、
光ガイドの出射面を設けてもよい。集光器15の光軸は
結像系10の光軸11と整列している。集光器15と光
源16の高さ調整は、パターン9に指向されるべき照明
光線を種々の基板8の異なる光学的厚さに適合させるた
めに用いる。集光器15のヘッドは、特にXY往復台4
のフレームの開口部分の中に突出してよい。基板の全面
にわたってテーブルを移動する際の損傷を防止するた
め、集光器15のヘッドはグラニットブロック1の表面
下方へ引張ることができる。光源13と16は互いに独
立に通電可能である。
台4には複数個の補償要素20がそのために設けられた
保管区画部22内に設置されている。この図では、図面
を簡単にして本発明の本質をわかりやすくするため、測
定器のいくつかの構成要素は省略してある。XY往復台
4には、周回する縁26を決定(画成)している繰り抜
き部24が形成されている。保管区画部22は周回して
いる縁26に沿って形成されている。集光器15は繰り
抜き部24の領域に設けられている。集光器15は位置
固定であり、すなわちXY往復台4の運動面内へ変位す
ることはできない。XY往復台4は同時に測定器100
の測定テーブルでもあり、集光器15が繰り抜き部24
のどのポイントにも到達できるような大きさの変位経路
を有している。補償要素はガラス板28からなり、マウ
ント30に固定されている。透過光で測定される基板8
は、種々の厚さを持っている。基板8の厚さは典型的に
は2.3mm,3.2mm,6.35mm,9mmである
(SEMI規格)。あらゆる種類の基板に対し同一の測
定条件(よって比較可能な測定結果)を得るため、基板
8の素材(石英)を通過する測定光線の経路長さが等し
くなければならない。このため照明光学系(集光器1
5)は最も厚い基板に対して設計されている。より薄い
基板を測定する場合は、補償要素を光路内へ持ちきたし
て、全体で常に同一の光路長が基板により達成されるよ
うにする。
図で、集光器15の上に補償要素20が機械的に載置さ
れているのを示したものである。集光器15は、補償要
素20をその保管区画部から取り出すために利用される
(図5のa,b,cはこれを正確に描写している)。ガラ
ス板28はマウント30のなかに固定されている。マウ
ント30は外壁32と内壁34を備えた中空筒体の形状
を有している。内壁34には周回する縁36が形成さ
れ、縁36にガラス板28が固定され静止している。マ
ウント30の内径は、集光器15の外径よりもいくぶん
大きいように選定されている。さらにマウント30の内
壁34には、補償要素20を集光器15上に確実に且つ
心合わせして座着させるための異形部が形成されてい
る。
区画部22の構成の1実施形態を示している。保管区画
部22は円形に形成されている。保管区画部22には、
XY往復台の繰り抜き部24の方向へ先細りになってい
る先細り部38が設けられている。先細り部38は、補
償要素20が保管区画部22から抜け落ちないようにし
ている。保管区画部22の縁に沿って、補償要素20を
担持する載置面40が形成されている。常に同じ補償要
素20が同じ保管区画部22に保管されるようにするた
め、補償要素20にはコード部が取り付けられている。
本実施形態においては、コード部は機械的なものであ
る。このため、たとえば保管区画部22には溝42が形
成されている。これらの溝の配置または配分は保管区画
部22ごとに異なっている。補償要素20にもコード部
を設けてもよく、このようにすると正確な割り当てが保
証される。もちろん、ここに示したコード部の構成はこ
れに限定されるものではない。
し方法を図示したものである。図5のaに示すように、
補償要素20はそのために設けられた保管区画部22に
保管されている。集光器15はXY往復台4の繰り抜き
部24の領域にある。被測定基板の厚さに応じた補償要
素20が必要である場合には(図5のaを参照)、XY
往復台4を移動させて、集光器15が必要とする補償要
素20の保管区画部22の下に位置付けされるようにす
る。集光器15をZ方向(XY往復台4の運動面に対し
垂直な方向)へ持ち上げ、これにより補償要素20は保
管区画部22から離間する。図5のcのように、補償要
素20が集光器15上にあれば、集光器15と補償要素
20のユニットが保管区画部22から離間するようにX
Y往復台を移動させる。このとき集光器15と補償要素
20のユニットは繰り抜き部24の領域にある。
のフローチャートである。第1ステップ50において、
測定のために使用する基板を決定する。センサ(図示せ
ず)の測定結果はこのために必要な情報を必要とする。
どのようなタイプの基板を測定するかが既知であれば、
この情報によりXY往復台4を移動させて、基板8に適
した補償要素20を取り出す。XY往復台4が、対応す
る補償要素20がある保管区画部22の位置に移動する
と、集光器15は正確に補償要素20の下に位置決めさ
れている。次のステップ52で集光器15を持ち上げ
る。集光器15の運動はXY往復台4の運動面に対し垂
直である。この場合補償要素20はその保管区画部22
から持ち上げられて、集光器15の上に持ちきたされ
る。次のステップ53でXY往復台4は基板8の測定領
域へ移動する。この場合集光器15は補償要素20とと
もに保管区画部22から離間し、測定位置に位置決めさ
れる。その際集光器15と補償要素20はXY往復台4
の繰り抜き部24の領域にある。
が、特許請求の範囲の権利範囲を逸脱することなく、当
業者による変更、変形を行なってよいことは言うまでも
ない。
る。
光器の上に機械的に載置されているのを示す前記横断面
図である。
を示す図である。
取り出すためのそれぞれの段階を示す図である。
ートである。
Claims (5)
- 【請求項1】周回縁(26)によって繰り抜き部(2
4)が画成されているXY往復台(4)と、照明光学系
(15)と、複数個の光学的補償要素(20)とを備え
た、異なる厚さの基板のパターンを測定するための測定
器(100)において、 光学的補償要素(20)のための複数個の保管区画部
(22)がXY往復台(4)の繰り抜き部(24)の周
回縁(26)に成形されていること、 必要な光学的補償要素(20)を照明光学系(15)に
よって付設の保管区画部(22)から取り出し可能であ
ること、を特徴とする測定器。 - 【請求項2】照明光学系(15)が、運動機構によって
XY往復台(4)の運動方向に対し垂直に位置調整可能
な集光器を有していることを特徴とする、請求項1に記
載の測定器。 - 【請求項3】補償要素(20)がコード部を備えている
ことを特徴とする、請求項1に記載の測定器。 - 【請求項4】異なる厚さの基板(8)のパターン(9)
を測定するための方法において、 測定に使用するタイプの基板(8)を決定するステップ
と、 この基板の光路長を補償するために必要な補償要素(2
0)を選択するステップと、 照明光学系(15)が選択した補償要素(20)の下に
位置決めされるようにXY往復台(3)を移動させるス
テップと、 照明光学系(15)を持ち上げ、その際補償要素(2
0)を収容するステップと、 XY往復台(4)を基板(8)の領域に移動させ、補償
要素(20)とともに照明光学系(15)を測定位置に
位置決めするステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項5】使用するタイプの基板の決定を、センサの
測定結果に基づいて行なうこと、基板(8)に適した補
償要素(20)が取り出されるようにXY往復台(4)
の駆動を制御することを特徴とする、請求項4に記載の
方法。
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