JPH0618220A - パターン位置測定装置 - Google Patents
パターン位置測定装置Info
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- JPH0618220A JPH0618220A JP4176879A JP17687992A JPH0618220A JP H0618220 A JPH0618220 A JP H0618220A JP 4176879 A JP4176879 A JP 4176879A JP 17687992 A JP17687992 A JP 17687992A JP H0618220 A JPH0618220 A JP H0618220A
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板の支持状態によって異なるパターン形成
面の撓み形状に応じたパターンの位置を求めることがで
きるパターン位置測定装置を提供する。 【構成】 基板を複数位置でステージ１５上に支持した
際に生じる第１の撓み形状を求め、この第１の撓み形状
に基づいて撓みのない状態でのパターン位置を求める。
さらに、記憶手段２０に記憶しておいた前記複数位置と
は異なる位置で基板を支持した際に生じる第２の撓み形
状に基づいて、撓みのない状態でのパターン位置を第２
の撓み形状でのパターン位置に補正する。
面の撓み形状に応じたパターンの位置を求めることがで
きるパターン位置測定装置を提供する。 【構成】 基板を複数位置でステージ１５上に支持した
際に生じる第１の撓み形状を求め、この第１の撓み形状
に基づいて撓みのない状態でのパターン位置を求める。
さらに、記憶手段２０に記憶しておいた前記複数位置と
は異なる位置で基板を支持した際に生じる第２の撓み形
状に基づいて、撓みのない状態でのパターン位置を第２
の撓み形状でのパターン位置に補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マスクやレチクル等の
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
ン位置測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来この種の装置は、表面にパターンが形
成されたレチクルをレチクルの周縁部４箇所でステージ
上にパターン形成面を上にして支持し、前記ステージを
二次元的に移動させパターンのエッジを検出すると共
に、ステージの二次元的な位置を干渉計から読み取るこ
とによりパターンの位置を測定していた。
成されたレチクルをレチクルの周縁部４箇所でステージ
上にパターン形成面を上にして支持し、前記ステージを
二次元的に移動させパターンのエッジを検出すると共
に、ステージの二次元的な位置を干渉計から読み取るこ
とによりパターンの位置を測定していた。
【０００３】また、ステージ上に載置したレチクルは重
力による撓みにより、パターン形成面が縮んしまい、撓
みのない状態でのパターンの位置を測定することができ
なかった。そこで、特開昭６１−２３３３１２号に開示
されているパターン位置測定装置では、前記基板のパタ
ーン形成面の高さを測定して、前記支持状態で生じる前
記パターン形成面の撓み形状を検出し、この撓み形状に
基づいて、前記パターンの位置を撓みのない状態に補正
していた。
力による撓みにより、パターン形成面が縮んしまい、撓
みのない状態でのパターンの位置を測定することができ
なかった。そこで、特開昭６１−２３３３１２号に開示
されているパターン位置測定装置では、前記基板のパタ
ーン形成面の高さを測定して、前記支持状態で生じる前
記パターン形成面の撓み形状を検出し、この撓み形状に
基づいて、前記パターンの位置を撓みのない状態に補正
していた。
【０００４】
【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、レチクルがパターン形成面を上にして支持
した際に生じる撓み形状でのパターンの位置か、この撓
み状態でのパターン位置を撓みのない状態に補正したパ
ターンの位置しか検出できないという問題点があった。
においては、レチクルがパターン形成面を上にして支持
した際に生じる撓み形状でのパターンの位置か、この撓
み状態でのパターン位置を撓みのない状態に補正したパ
ターンの位置しか検出できないという問題点があった。
【０００５】例えば、実際にレチクルが使用される半導
体露光装置では、レチクルはパターン形成面を下にして
支持されるので、パターン位置測定装置に支持した場合
とは逆にパターン形成面が伸びてしまう。パターンをウ
エハ上に転写する場合にはレチクル表面に形成されたパ
ターンの位置は正確に測定、管理されている必要がある
が、従来のパターン位置測定装置では、半導体露光装置
と同じ支持状態でのパターンの位置を検出できないとい
う問題点があった。
体露光装置では、レチクルはパターン形成面を下にして
支持されるので、パターン位置測定装置に支持した場合
とは逆にパターン形成面が伸びてしまう。パターンをウ
エハ上に転写する場合にはレチクル表面に形成されたパ
ターンの位置は正確に測定、管理されている必要がある
が、従来のパターン位置測定装置では、半導体露光装置
と同じ支持状態でのパターンの位置を検出できないとい
う問題点があった。
【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、基板の支持状態によって異なるパター
ン形成面の撓み形状に応じたパターンの位置を求めるこ
とができるパターン位置測定装置を提供することを目的
とする。
なされたもので、基板の支持状態によって異なるパター
ン形成面の撓み形状に応じたパターンの位置を求めるこ
とができる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】上記問題点の解決の為に
本発明のパターン位置測定装置は、表面に精密パターン
を形成した基板を前記基板の複数位置でステージ上に支
持し、この支持状態によって生じた第１の撓み形状での
前記パターンの位置を測定するパターン位置測定手段５
０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂと、前記基板のパターン
形成面の第１の撓み形状を検出する撓み形状検出手段１
２、２０と、前記撓み形状検出手段で検出した前記パタ
ーン形成面の第１の撓み形状に基づいて、前記パターン
の位置を撓みのない状態でのパターンの位置に補正する
第１補正手段２０と、前記複数位置とは異なる複数位置
で前記基板を支持した際に生じる前記パターン形成面の
第２の撓み形状を記憶する記憶手段２０と、前記記憶手
段に記憶した第２の撓み形状に基づいて、前記第１補正
手段で補正した撓みのない状態でのパターンの位置を、
前記異なる複数位置で前記基板を支持した際の第２の撓
み形状でのパターンの位置に補正する第２補正手段２０
と、を有する。
本発明のパターン位置測定装置は、表面に精密パターン
を形成した基板を前記基板の複数位置でステージ上に支
持し、この支持状態によって生じた第１の撓み形状での
前記パターンの位置を測定するパターン位置測定手段５
０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂと、前記基板のパターン
形成面の第１の撓み形状を検出する撓み形状検出手段１
２、２０と、前記撓み形状検出手段で検出した前記パタ
ーン形成面の第１の撓み形状に基づいて、前記パターン
の位置を撓みのない状態でのパターンの位置に補正する
第１補正手段２０と、前記複数位置とは異なる複数位置
で前記基板を支持した際に生じる前記パターン形成面の
第２の撓み形状を記憶する記憶手段２０と、前記記憶手
段に記憶した第２の撓み形状に基づいて、前記第１補正
手段で補正した撓みのない状態でのパターンの位置を、
前記異なる複数位置で前記基板を支持した際の第２の撓
み形状でのパターンの位置に補正する第２補正手段２０
と、を有する。
【０００８】
【作用】基板の複数位置で基板を支持した際に生じるパ
ターン形成面の第１の撓み形状でのパターンの位置か
ら、撓みのない状態でのパターンの位置を求めるための
補正量は、第１の撓み形状でのパターンの位置における
パターン形成面の勾配θと基板の厚さｔとよりｔθ／２
と算出される。従って、前記複数位置とは異なる位置で
基板を支持した際に生じる第２の撓み形状がわかってい
れば、撓みのない状態でのパターンの位置における第２
の撓み形状でのパターン形成面の勾配θ′を直ちに求め
ることができるので、撓みのない状態でのパターンの位
置から第２の撓み形状でのパターンの位置を容易に検出
できる。
ターン形成面の第１の撓み形状でのパターンの位置か
ら、撓みのない状態でのパターンの位置を求めるための
補正量は、第１の撓み形状でのパターンの位置における
パターン形成面の勾配θと基板の厚さｔとよりｔθ／２
と算出される。従って、前記複数位置とは異なる位置で
基板を支持した際に生じる第２の撓み形状がわかってい
れば、撓みのない状態でのパターンの位置における第２
の撓み形状でのパターン形成面の勾配θ′を直ちに求め
ることができるので、撓みのない状態でのパターンの位
置から第２の撓み形状でのパターンの位置を容易に検出
できる。
【０００９】本発明においては、表面に精密パターンを
形成した基板を前記基板の複数位置でステージ上に支持
し、この支持状態によって生じた第１の撓み形状でのパ
ターンの位置を測定すると共に第１の撓み形状を検出
し、第１の撓み形状に基づいて撓みのない状態でのパタ
ーンの位置を求める。前記複数位置とは異なる複数位置
で前記基板を支持した際に生じるパターン形成面の第２
の撓み形状は予め記憶しておくので、前記撓みのない状
態でのパターン位置から前記異なる複数位置で支持した
際に生じる第２の撓み形状でのパターンの位置を容易に
検出できる。
形成した基板を前記基板の複数位置でステージ上に支持
し、この支持状態によって生じた第１の撓み形状でのパ
ターンの位置を測定すると共に第１の撓み形状を検出
し、第１の撓み形状に基づいて撓みのない状態でのパタ
ーンの位置を求める。前記複数位置とは異なる複数位置
で前記基板を支持した際に生じるパターン形成面の第２
の撓み形状は予め記憶しておくので、前記撓みのない状
態でのパターン位置から前記異なる複数位置で支持した
際に生じる第２の撓み形状でのパターンの位置を容易に
検出できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。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り、図２は図１で用いる主制御装
置２０のフローチャートである。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、パターン
形成面を上にしてＸＹステージ１５上に支持され、その
パターン像は対物レンズ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。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
の散乱光などを受光するエッジ検出手段として機能す
る。このエッジ検出の方式は詳しくは特公昭５６−２５
９６４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号に記載の手段を用いること
ができ、基板１０表面（パターン形成面）の高さも検出
することができる。ここで、焦点検出手段における合焦
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を介して前述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と共に、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方向）に単振動させ、さらにピンホール
（又はスリット）の透過光を受光して得られた出力信号
を単振動の周波数で同期検波（同期整流）する。その結
果、図３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。 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が零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２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表面との間隔が検出できる。
細に説明する。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り、図２は図１で用いる主制御装
置２０のフローチャートである。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、パターン
形成面を上にしてＸＹステージ１５上に支持され、その
パターン像は対物レンズ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。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
の散乱光などを受光するエッジ検出手段として機能す
る。このエッジ検出の方式は詳しくは特公昭５６−２５
９６４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号に記載の手段を用いること
ができ、基板１０表面（パターン形成面）の高さも検出
することができる。ここで、焦点検出手段における合焦
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を介して前述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と共に、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方向）に単振動させ、さらにピンホール
（又はスリット）の透過光を受光して得られた出力信号
を単振動の周波数で同期検波（同期整流）する。その結
果、図３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。 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が零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２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表面との間隔が検出できる。
【００１１】基板１０が載置されたＸＹ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（基準
平面）を二次元移動する。Ｘ軸用及びＹ軸用の干渉計シ
ステム１４ａ、１４ｂはＸＹステージ１５の上面端部に
固定された移動鏡１３ａ、１３ｂの反射面に測長用のレ
ーザビームを照射して、ＸＹステージ１５の位置、すな
わち対物レンズ１１の光軸上にある基板１０表面のＸＹ
平面における位置（座標値）を検出し、該検出した座標
値を示す位置信号が主制御装置２０に入力される。
モータ等を有する駆動装置１５０によりＸＹ平面（基準
平面）を二次元移動する。Ｘ軸用及びＹ軸用の干渉計シ
ステム１４ａ、１４ｂはＸＹステージ１５の上面端部に
固定された移動鏡１３ａ、１３ｂの反射面に測長用のレ
ーザビームを照射して、ＸＹステージ１５の位置、すな
わち対物レンズ１１の光軸上にある基板１０表面のＸＹ
平面における位置（座標値）を検出し、該検出した座標
値を示す位置信号が主制御装置２０に入力される。
【００１２】主制御装置２０は、光学装置１２の焦点検
出手段からの合焦状態に応じた信号と、Ｘ軸用及びＹ軸
用の干渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号と、
受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからのエッジ
検出信号とを入力し、駆動装置１５０、表示装置２１に
制御信号を出力する。そして、主制御装置２０は、以下
の６つの機能を備えている。
出手段からの合焦状態に応じた信号と、Ｘ軸用及びＹ軸
用の干渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号と、
受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからのエッジ
検出信号とを入力し、駆動装置１５０、表示装置２１に
制御信号を出力する。そして、主制御装置２０は、以下
の６つの機能を備えている。
【００１３】第１の機能は、Ｘ軸用干渉計システム１４
ａ、Ｙ軸用干渉計システム１４ｂからのＸ軸、Ｙ軸それ
ぞれの位置信号をモニターしつつ、駆動装置１５０に制
御信号を入力させてＸＹステージ１５を所定の間隔で２
次元的にステップ移動させ、ＸＹステージ１５の各停止
位置（以下、高さ測定点とする）３１ａ〜３１ｅ、３１
ｆ〜３１ｊ、３１ｋ〜３１ｐ、３１ｑ〜３１ｕ、３１ｗ
〜３１ｖの２５箇所（図４参照）において、光学装置１
２の焦点検出手段の出力信号（オートフォーカス作動前
の出力）を読み込み、合焦位置d0（電圧値零）からのず
れによって、基板１０表面のＺ方向の高さを検出し、干
渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号の表す座標
位置（この位置は、基板１０表面の対物レンズ１１の光
軸上の位置に対応している。）と共に記憶する、基板表
面の高さ検出機能である。
ａ、Ｙ軸用干渉計システム１４ｂからのＸ軸、Ｙ軸それ
ぞれの位置信号をモニターしつつ、駆動装置１５０に制
御信号を入力させてＸＹステージ１５を所定の間隔で２
次元的にステップ移動させ、ＸＹステージ１５の各停止
位置（以下、高さ測定点とする）３１ａ〜３１ｅ、３１
ｆ〜３１ｊ、３１ｋ〜３１ｐ、３１ｑ〜３１ｕ、３１ｗ
〜３１ｖの２５箇所（図４参照）において、光学装置１
２の焦点検出手段の出力信号（オートフォーカス作動前
の出力）を読み込み、合焦位置d0（電圧値零）からのず
れによって、基板１０表面のＺ方向の高さを検出し、干
渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置信号の表す座標
位置（この位置は、基板１０表面の対物レンズ１１の光
軸上の位置に対応している。）と共に記憶する、基板表
面の高さ検出機能である。
【００１４】第２の機能は、第１の機能により所定の間
隔で求めたＸＹステージ１５の位置と基板１０表面（パ
ターン形成面）の高さとの関係から、所定間隔の間（高
さ測定点間）を補完し、パターン形成面の第１の撓み形
状を算出し、ＸＹステージ１５の位置と共に記憶する、
撓み形状検出機能である。第３の機能は、撓み形状検出
機能により算出した第１の撓み形状に基づいて、受光素
子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからエッジ信号が出
力された位置での基板１０表面（パターン形成面）の勾
配を算出し、該勾配に基づいて、第１の撓み形状でのパ
ターンの位置を撓みのない状態でのパターンの位置に補
正する、第１パターン位置補正機能である。
隔で求めたＸＹステージ１５の位置と基板１０表面（パ
ターン形成面）の高さとの関係から、所定間隔の間（高
さ測定点間）を補完し、パターン形成面の第１の撓み形
状を算出し、ＸＹステージ１５の位置と共に記憶する、
撓み形状検出機能である。第３の機能は、撓み形状検出
機能により算出した第１の撓み形状に基づいて、受光素
子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂからエッジ信号が出
力された位置での基板１０表面（パターン形成面）の勾
配を算出し、該勾配に基づいて、第１の撓み形状でのパ
ターンの位置を撓みのない状態でのパターンの位置に補
正する、第１パターン位置補正機能である。
【００１５】第４の機能は、前記基板をパターン形成面
を下にして支持した際に生じるパターン形成面の第２の
撓み形状を記憶する、記憶機能である。この記憶機能に
記憶したパターン形成面の撓み形状は、本装置外部にお
いて、基板１０と同材質、同形状（厚さｔ）の基板をパ
ターン形成面を下にして、ＸＹステージ１５と同条件で
支持すると共に、前述の焦点検出手段を基板の下側で動
作させて求めたものである。
を下にして支持した際に生じるパターン形成面の第２の
撓み形状を記憶する、記憶機能である。この記憶機能に
記憶したパターン形成面の撓み形状は、本装置外部にお
いて、基板１０と同材質、同形状（厚さｔ）の基板をパ
ターン形成面を下にして、ＸＹステージ１５と同条件で
支持すると共に、前述の焦点検出手段を基板の下側で動
作させて求めたものである。
【００１６】第５の機能は、記憶した第２の撓み形状に
基づいて、第１パターン位置補正機能で求めた撓みのな
い状態でのパターンの位置を第２の撓み状態でのパター
ンの位置に補正する、第２パターン位置補正機能であ
る。第６の機能は、第２パターン位置補正機能で求めた
第２の撓み形状でのパターンの位置から第２の撓み状態
おけるパターン間の距離を演算する、距離演算機能であ
る。
基づいて、第１パターン位置補正機能で求めた撓みのな
い状態でのパターンの位置を第２の撓み状態でのパター
ンの位置に補正する、第２パターン位置補正機能であ
る。第６の機能は、第２パターン位置補正機能で求めた
第２の撓み形状でのパターンの位置から第２の撓み状態
おけるパターン間の距離を演算する、距離演算機能であ
る。
【００１７】図１の本実施例に係るパターン位置測定装
置の動作を図２に示した主制御装置２０のフローチャー
トに基づいて説明する。主制御装置２０は不図示の入力
装置からの測定開始命令により、ＸＹステージ１５が初
期位置にくるように、Ｘ軸用、Ｙ軸用それぞれの干渉計
システム１４ａ、１４ｂからステージ位置信号をモニタ
ーしつつ、ステージ位置信号が初期位置を表す信号にな
るまで、駆動装置１５０に駆動指令を行う（ステップ１
００）。
置の動作を図２に示した主制御装置２０のフローチャー
トに基づいて説明する。主制御装置２０は不図示の入力
装置からの測定開始命令により、ＸＹステージ１５が初
期位置にくるように、Ｘ軸用、Ｙ軸用それぞれの干渉計
システム１４ａ、１４ｂからステージ位置信号をモニタ
ーしつつ、ステージ位置信号が初期位置を表す信号にな
るまで、駆動装置１５０に駆動指令を行う（ステップ１
００）。
【００１８】その結果、例えば図４に示した基板１０の
パターン形成面の高さ測定点３１ａが光学装置１２の対
物レンズ１１の光軸上にくる。主制御装置２０は、光学
装置１２の焦点検出手段のオートフォーカスが働く前の
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３１ａに対応するＸＹステー
ジ１５の位置と共に記憶する（ステップ１０１）。
パターン形成面の高さ測定点３１ａが光学装置１２の対
物レンズ１１の光軸上にくる。主制御装置２０は、光学
装置１２の焦点検出手段のオートフォーカスが働く前の
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３１ａに対応するＸＹステー
ジ１５の位置と共に記憶する（ステップ１０１）。
【００１９】主制御装置２０は、順次基板１０上の高さ
測定点３１ｂ〜３１ｚにおけるパターン形成面の高さＨ
31b 〜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（ステップ１０２）。次い
で、主制御装置２０は、Ｘ方向に並んだ高さ測定点３１
ａ〜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、 ｚ＝ａ1Ｘ4 ＋ａ2Ｘ3 ＋ａ3Ｘ2 ＋ａ4Ｘ＋ａ5 なる４次式で近似する。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１
義的に定まる。
測定点３１ｂ〜３１ｚにおけるパターン形成面の高さＨ
31b 〜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（ステップ１０２）。次い
で、主制御装置２０は、Ｘ方向に並んだ高さ測定点３１
ａ〜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、 ｚ＝ａ1Ｘ4 ＋ａ2Ｘ3 ＋ａ3Ｘ2 ＋ａ4Ｘ＋ａ5 なる４次式で近似する。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１
義的に定まる。
【００２０】このようにして、順次、Ｘ方向の高さ測定
点３１ｆ〜３１ｊ、Ｘ方向の高さ測定点３１ｋ〜３１
ｐ、Ｘ方向の高さ測定点３１ｑ〜３１ｕ、Ｘ方向の高さ
測定点３１ｖ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似式
を求める。さらに、Ｙ方向に並んだ高さ測定点３１ａ〜
３１ｖに対しても同様にＹ方向のライン３２ｂ（図４参
照）における撓み形状を、 ｚ＝ａ1Ｙ4 ＋ａ2Ｙ3 ＋ａ3Ｙ2 ＋ａ4Ｙ＋ａ5 なる４次式で近似する。
点３１ｆ〜３１ｊ、Ｘ方向の高さ測定点３１ｋ〜３１
ｐ、Ｘ方向の高さ測定点３１ｑ〜３１ｕ、Ｘ方向の高さ
測定点３１ｖ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似式
を求める。さらに、Ｙ方向に並んだ高さ測定点３１ａ〜
３１ｖに対しても同様にＹ方向のライン３２ｂ（図４参
照）における撓み形状を、 ｚ＝ａ1Ｙ4 ＋ａ2Ｙ3 ＋ａ3Ｙ2 ＋ａ4Ｙ＋ａ5 なる４次式で近似する。
【００２１】さらに同様にして、順次、Ｙ方向の高さ測
定点３１ｂ〜３１ｗ、Ｙ方向の高さ測定点３１ｃ〜３１
ｘ、Ｙ方向の高さ測定点３１ｄ〜３１ｙ、Ｙ方向の高さ
測定点３１ｅ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似式
を求める（ステップ１０３）。この結果、図５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。
定点３１ｂ〜３１ｗ、Ｙ方向の高さ測定点３１ｃ〜３１
ｘ、Ｙ方向の高さ測定点３１ｄ〜３１ｙ、Ｙ方向の高さ
測定点３１ｅ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似式
を求める（ステップ１０３）。この結果、図５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。
【００２２】次に、主制御装置２０は、ＸＹステージ１
５を初期位置に戻した後、駆動装置１５０を制御して、
ＸＹ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（ステップ１０４）。主制御装置２０は、パ
ターンのエッジが検出されたときの干渉計システム１４
ａ、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１５の位置を読み取る（ステップ
１０５）。
５を初期位置に戻した後、駆動装置１５０を制御して、
ＸＹ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（ステップ１０４）。主制御装置２０は、パ
ターンのエッジが検出されたときの干渉計システム１４
ａ、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１５の位置を読み取る（ステップ
１０５）。
【００２３】例えば、いま、図４のパターンエッジの位
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３３
ａ、３３ｂの位置に対応した座標値が干渉計システム１
４ａ、１４ｂから読み取られ、記憶される。主制御装置
２０は、パターンの位置３３ａのＸ座標値に等しいＸ座
標値を持ち、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、３
３ｄにおけるＸ方向の勾配θX3、θX4を算出する。この
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できる。
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３３
ａ、３３ｂの位置に対応した座標値が干渉計システム１
４ａ、１４ｂから読み取られ、記憶される。主制御装置
２０は、パターンの位置３３ａのＸ座標値に等しいＸ座
標値を持ち、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、３
３ｄにおけるＸ方向の勾配θX3、θX4を算出する。この
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できる。
【００２４】パターンの位置３３ａと高さ測定点３３
ｃ、３３ｄの位置関係が図４に示すものであった場合、
パターンの位置３３ａでのＸ方向の勾配θX1は、比例配
分により、θX1＝（ｌ2 θX3＋ｌ1 θX4）／（ｌ1 ＋ｌ
2 ）として算出する。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。
ｃ、３３ｄの位置関係が図４に示すものであった場合、
パターンの位置３３ａでのＸ方向の勾配θX1は、比例配
分により、θX1＝（ｌ2 θX3＋ｌ1 θX4）／（ｌ1 ＋ｌ
2 ）として算出する。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。
【００２５】更にＹ方向の勾配θY1、θY2についても同
様にして算出する。次いで、パターンの位置３３ａ、３
３ｂにおける補正量（ｔθX1／２）、（ｔθY1／２）、
（ｔθX2／２）、（ｔθY2／２）を算出する（ステップ
１０６）。ただし、ｔは基板１０の厚さである。この補
正量を用いて干渉計システム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ない状態
でのパターンの位置に対応した座標値を求める（ステッ
プ１０７）。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６（ａ）のパターン形成面３３の撓み形状で、点Ｏを
中心とした円弧状とみなす。
様にして算出する。次いで、パターンの位置３３ａ、３
３ｂにおける補正量（ｔθX1／２）、（ｔθY1／２）、
（ｔθX2／２）、（ｔθY2／２）を算出する（ステップ
１０６）。ただし、ｔは基板１０の厚さである。この補
正量を用いて干渉計システム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ない状態
でのパターンの位置に対応した座標値を求める（ステッ
プ１０７）。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６（ａ）のパターン形成面３３の撓み形状で、点Ｏを
中心とした円弧状とみなす。
【００２６】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れば
よい。このようにして求めたパターンの位置は、基板１
０のパターン形成面が撓んでいない状態でのパターンの
位置に極めて近いものである。
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れば
よい。このようにして求めたパターンの位置は、基板１
０のパターン形成面が撓んでいない状態でのパターンの
位置に極めて近いものである。
【００２７】次に主制御装置２０は、記憶しておいた第
２の撓み形状の４次近似式から、前述した比例配分を用
いて、撓みのない状態でのパターンの位置における勾配
θX1′、θX2′、θY1′、θY2′を算出し、さらに補正
量（ｔθX1′／２）、（ｔθ Y1′／２）、（ｔθX2′／
２）、（ｔθY2′／２）を算出する（ステップ１０
８）。この補正量を用いて撓みのな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
３３ａ、３３ｂに対応した座標値を算出する（ステップ
１０９）。なお、撓みのない状態でのパターンの位置が
位置するＸ方向のライン３２ｃにおける撓み形状は、図
６（ｂ）のパターン形成面３３の撓み形状で、点Ｏを中
心とした円弧状とみなす。
２の撓み形状の４次近似式から、前述した比例配分を用
いて、撓みのない状態でのパターンの位置における勾配
θX1′、θX2′、θY1′、θY2′を算出し、さらに補正
量（ｔθX1′／２）、（ｔθ Y1′／２）、（ｔθX2′／
２）、（ｔθY2′／２）を算出する（ステップ１０
８）。この補正量を用いて撓みのな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
３３ａ、３３ｂに対応した座標値を算出する（ステップ
１０９）。なお、撓みのない状態でのパターンの位置が
位置するＸ方向のライン３２ｃにおける撓み形状は、図
６（ｂ）のパターン形成面３３の撓み形状で、点Ｏを中
心とした円弧状とみなす。
【００２８】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６（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置いた場合に比べて、ｔ（θ
X1−θX2）／２ の誤差を含んでいることになる。ただ
し、θX1、θX2は図６に示すように基板１０の傾きが右
上がりのときは正、左上がりのときは負となる。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、（θX1
−θX2）が負であれば短く計測されることになる。ま
た、基板１０が水平面に対し傾いていても、誤差はθX1
とθX2の差から演算されるので、傾きはキャンセルされ
る。
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６（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置いた場合に比べて、ｔ（θ
X1−θX2）／２ の誤差を含んでいることになる。ただ
し、θX1、θX2は図６に示すように基板１０の傾きが右
上がりのときは正、左上がりのときは負となる。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、（θX1
−θX2）が負であれば短く計測されることになる。ま
た、基板１０が水平面に対し傾いていても、誤差はθX1
とθX2の差から演算されるので、傾きはキャンセルされ
る。
【００２９】また、図６（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
の撓みのない状態でのパターンの位置に比べて、ｔ（θ
X1′−θX2′）／２の誤差を含んでいることになる。た
だし、θX1′、θX2′は図６に示すように基板１０の傾
きが右上がりのときは正、左上がりのときは負となる。
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、（θX1′−θX2′）が負であれば短く計測されるこ
とになる。また、基板１０が水平面に対し傾いていて
も、誤差はθX1′とθX2′の差から演算されるので、傾
きはキャンセルされる。
ターンの位置３３ａと３３ｂとの間の距離は、基板１０
の撓みのない状態でのパターンの位置に比べて、ｔ（θ
X1′−θX2′）／２の誤差を含んでいることになる。た
だし、θX1′、θX2′は図６に示すように基板１０の傾
きが右上がりのときは正、左上がりのときは負となる。
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、（θX1′−θX2′）が負であれば短く計測されるこ
とになる。また、基板１０が水平面に対し傾いていて
も、誤差はθX1′とθX2′の差から演算されるので、傾
きはキャンセルされる。
【００３０】従って、（ｔ（θX1−θX2）／２）−（ｔ
（θX1′−θX2′）／２）を考えれば、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
のパターンの位置３３ａと３３ｂとの間の距離を直ちに
求めることができる。主制御装置２０は、上述の如く補
正して求めた第２の撓み形状でのパターン位置に基づい
て、パターン形成面を下にして支持した際に生じる第２
の撓み形状でのパターン間の距離を求め表示装置２１に
表示せしめる（ステップ１１０）。
（θX1′−θX2′）／２）を考えれば、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
のパターンの位置３３ａと３３ｂとの間の距離を直ちに
求めることができる。主制御装置２０は、上述の如く補
正して求めた第２の撓み形状でのパターン位置に基づい
て、パターン形成面を下にして支持した際に生じる第２
の撓み形状でのパターン間の距離を求め表示装置２１に
表示せしめる（ステップ１１０）。
【００３１】本実施例においては、基板の異なる支持状
態として、パターン形成面を下にして支持した際のパタ
ーン形成面の撓み形状のみを記憶しているが、基板の支
持間隔や支持数が異なる場合のパターン形成面の撓み形
状を記憶してもよい。また、本実施例においては、パタ
ーン形成面を下にして基板を支持した際のパターン形成
面の撓み形状を基板の下で焦点検出手段を動作させて求
めたが、異なる複数位置で基板を支持した際のパターン
形成面の撓み形状は有限要素法により解析的に求めるこ
ともできる。
態として、パターン形成面を下にして支持した際のパタ
ーン形成面の撓み形状のみを記憶しているが、基板の支
持間隔や支持数が異なる場合のパターン形成面の撓み形
状を記憶してもよい。また、本実施例においては、パタ
ーン形成面を下にして基板を支持した際のパターン形成
面の撓み形状を基板の下で焦点検出手段を動作させて求
めたが、異なる複数位置で基板を支持した際のパターン
形成面の撓み形状は有限要素法により解析的に求めるこ
ともできる。
【００３２】本実施例おいては、基板表面の高さを２５
箇所でで測定したが、測定点の数はこれに限るものでな
く、撓みの近似誤差を小さくしたい場合には数を増やせ
ばよい。なお、この場合には、近似式の次数を増やす必
要がある。また、撓み形状の近似式は高次式に限るもの
でなく、任意の式を用いることができる。更に、撓み形
状の近似方法として、、ｚ＝ｆ（ｘ、ｙ）なる適当な関
数で曲面を近似してもよい。この場合には、パターンエ
ッジの位置がどこにあっても実施例のように比例配分を
用いる必要はなく、前記関数を微分し、ＸＹ座標値を代
入することにより、即座に勾配を求めることができる。
箇所でで測定したが、測定点の数はこれに限るものでな
く、撓みの近似誤差を小さくしたい場合には数を増やせ
ばよい。なお、この場合には、近似式の次数を増やす必
要がある。また、撓み形状の近似式は高次式に限るもの
でなく、任意の式を用いることができる。更に、撓み形
状の近似方法として、、ｚ＝ｆ（ｘ、ｙ）なる適当な関
数で曲面を近似してもよい。この場合には、パターンエ
ッジの位置がどこにあっても実施例のように比例配分を
用いる必要はなく、前記関数を微分し、ＸＹ座標値を代
入することにより、即座に勾配を求めることができる。
【００３３】本実施例では、焦点検出手段が出力する信
号に基づいて基板１０表面の高さを検出したが、これに
限るものではない。例えば、対物レンズ１１の上下動量
をエンコーダ、干渉計またはポテンショメータ等の手段
により読み取れるようにしてもよい。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よい。
号に基づいて基板１０表面の高さを検出したが、これに
限るものではない。例えば、対物レンズ１１の上下動量
をエンコーダ、干渉計またはポテンショメータ等の手段
により読み取れるようにしてもよい。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よい。
【００３４】また、他のエッジ検出手段としては、対物
レンズ１１によって結像されたパターンエッジの像を振
動スリット等を用いて走査する光電顕微鏡が使えること
は言うまでもない。更にまた、被測定試料の撓みは実施
例に示した円弧状のものに限らず、どのような形に変形
していても、パターンの位置を補正できることは言うま
でもない。
レンズ１１によって結像されたパターンエッジの像を振
動スリット等を用いて走査する光電顕微鏡が使えること
は言うまでもない。更にまた、被測定試料の撓みは実施
例に示した円弧状のものに限らず、どのような形に変形
していても、パターンの位置を補正できることは言うま
でもない。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明においては、基板の
複数位置で基板を支持した際に生じる第１の撓み形状に
基づいて、撓みのない状態でのパターンの位置を求める
と共に、前記複数位置とは異なる複数位置で支持した際
に生じるパターン形成面の第２の撓み形状を予め記憶し
ておく構成となっているので、第１の撓み状態でのパタ
ーン位置から第２の撓み状態でのパターン位置を容易に
検出することができる。
複数位置で基板を支持した際に生じる第１の撓み形状に
基づいて、撓みのない状態でのパターンの位置を求める
と共に、前記複数位置とは異なる複数位置で支持した際
に生じるパターン形成面の第２の撓み形状を予め記憶し
ておく構成となっているので、第１の撓み状態でのパタ
ーン位置から第２の撓み状態でのパターン位置を容易に
検出することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るパターン位置測定装
置の斜視図である。
置の斜視図である。
【図２】 図１のパターン位置測定装置で用いる主制御
装置２０のフローチャートである。
装置２０のフローチャートである。
【図３】 焦点検出手段で得られるＳカーブ信号の波形
図である。
図である。
【図４】 基板の高さ測定位置及び勾配を求める手順を
説明する図である。
説明する図である。
【図５】 近似により得られるパターン形成面の撓み形
状の一例を示す図である。
状の一例を示す図である。
【図６】 パターン形成面の撓み形状の一例を示す図で
ある。
ある。
１２ 光学装置 １４ａ、１４ｂ 干渉計システム ２０ 主制御装置 ３１ａ〜３１ｚ 高さ測定点 ５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ 受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に精密パターンを形成した基板を前
記基板の複数位置でステージ上に支持し、この支持状態
によって生じた第１の撓み形状での前記パターンの位置
を測定するパターン位置測定手段と、前記基板のパター
ン形成面の第１の撓み形状を検出する撓み形状検出手段
と、前記撓み形状検出手段で検出した前記パターン形成
面の第１の撓み形状に基づいて、前記パターンの位置を
撓みのない状態でのパターンの位置に補正する第１補正
手段と、を有するパターン位置測定装置において、 前記複数位置とは異なる複数位置で前記基板を支持した
際に生じる前記パターン形成面の第２の撓み形状を記憶
する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶した第２の撓み形状に基づいて、前
記第１補正手段で補正した撓みのない状態でのパターン
の位置を、前記異なる複数位置で前記基板を支持した際
の第２の撓み形状でのパターンの位置に補正する第２補
正手段と、を有することを特徴とするパターン位置測定
装置。 - 【請求項２】 前記パターン位置測定手段は、前記基板
をパターン形成面を上にして前記ステージ上に支持した
際に生じる第１の撓み形状での前記パターンの位置を測
定し、前記記憶手段には前記パターン形成面を下にして
支持した際の前記パターン形成面の撓み形状を記憶する
ことを特徴とする請求項１記載のパターン位置測定装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4176879A JPH0618220A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | パターン位置測定装置 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP4176879A JPH0618220A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | パターン位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618220A true JPH0618220A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16021372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4176879A Pending JPH0618220A (ja) | 1992-06-01 | 1992-07-03 | パターン位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618220A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004044968A1 (ja) * | 2002-11-14 | 2004-05-27 | Sony Corporation | 露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2005274953A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | 描画パターンデータの生成方法及びマスクの描画方法 |
| JP5278719B2 (ja) * | 2005-01-24 | 2013-09-04 | 株式会社ニコン | 計測方法及び露光方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6324113A (ja) * | 1986-03-19 | 1988-02-01 | Toshiba Mach Co Ltd | パタ−ン測定方法 |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP4176879A patent/JPH0618220A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6324113A (ja) * | 1986-03-19 | 1988-02-01 | Toshiba Mach Co Ltd | パタ−ン測定方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004044968A1 (ja) * | 2002-11-14 | 2004-05-27 | Sony Corporation | 露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法 |
| US7456031B2 (en) | 2002-11-14 | 2008-11-25 | Sony Corporation | Exposure device, exposure method, and semiconductor device manufacturing method |
| JP2005274953A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | 描画パターンデータの生成方法及びマスクの描画方法 |
| JP5278719B2 (ja) * | 2005-01-24 | 2013-09-04 | 株式会社ニコン | 計測方法及び露光方法 |
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