JPH09126717A - 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

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JPH09126717A
JPH09126717A JP7309977A JP30997795A JPH09126717A JP H09126717 A JPH09126717 A JP H09126717A JP 7309977 A JP7309977 A JP 7309977A JP 30997795 A JP30997795 A JP 30997795A JP H09126717 A JPH09126717 A JP H09126717A
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JP
Japan
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mask
substrate
space
pattern
stage
Prior art date
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Pending
Application number
JP7309977A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kodama
賢一 児玉
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)
  • 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)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板の撓み状態を任意に調整可能で、且つ当該
基板への異物の付着を防止すること。 【解決手段】ステージ(32)と基板(14)との間に
密閉空間(48)を形成し、密閉空間(48)に所定の
流体を充填し、密閉空間(48)内の流体の圧力を所定
の値に調整した状態で、基板(14)のパターン(1
6)の位置を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン位置測定
方法及び装置に関し、特に、ステージ上に配置された基
板のパターン位置を、基板の自重による撓みを考慮して
測定する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超精密機器の1つとして、半導体デバイ
ス製造用の露光装置等においては、精度向上及び品質向
上等の目的から、露光作業に先立ち、マスク又はレチク
ル(以下、統一して「マスク」と称する)に形成された
露光パターンの検査を行う。
【0003】図6は、マスクのパターン位置を測定する
従来のパターン位置測定装置を示す。図において、測定
対象であるマスク100は、二次元ステージ102上の
マスクホルダ104上に、吸着部106(図7参照)に
よって固定される。マスク100は二次元ステージ10
2によって、水平面内で移動可能になっている。ステー
ジ102の移動量は、レーザ干渉計114により正確に
計測される。マスクホルダ104に支持されたマスク1
00のパターン面上には、測定光学系108より収束光
110が照射される。収束光110がマスク100のパ
ターン112のエッジ部分に照射されると、そこから散
乱光が発生したり、正反射光が増加(減少)する。これ
らの光信号を測定光学系108に内蔵された受光系で処
理し、パターン112の位置を検出する。この時、パタ
ーン112を検出したときのレーザ干渉計114の計測
値から各パターン112の位置を高精度に検出すること
ができる。
【0004】上記の装置においては、マスク100は実
際には、図7に示すように、自重により下方に撓んでい
る。従って、自由状態(無重力状態)と比較した場合、
マスク100のパターン112a、112b間の距離L
は、撓みによってわずかに縮むことになる。
【0005】他方、マスクを用いて感光性基板の露光を
行う露光装置においては、一般にマスクはパターン形成
面を下に向けて保持される。このため、露光装置のマス
クホルダ上に支持されたマスクは自重により、図7に示
した状態と全く逆の方向に撓むことになる。従って、図
6に示した測定装置で測定したパターン位置と、実際に
露光装置のマスクホルダに保持された状態との位置デー
タ間に誤差が生じてしまう。このような不都合を解消す
る方法が既に提案されている。以下に、その方法を示
す。
【0006】図8は、特開平5−312541号公報に
開示された、従来のパターン位置測定装置を示す。図に
おいて、ステージ200上には、パターン204が形成
された面を上向きにした状態でマスク202がマスクホ
ルダ206の吸着部208に吸着保持されている。この
ようなマスク202の状態は、露光装置(図1)マスク
ホルダに保持されるのと上下逆向きとなる。マスク20
2とステージ200の間には、柔軟なゴム或いは樹脂等
からなる密閉袋210が配置されている。密閉袋210
は中空管212を介してステージ200外に設置された
圧力制御用密閉袋214に接続されている。密閉袋21
0及び圧力制御用密閉袋214には所定の気体が充填さ
れている。また、圧力制御用密閉袋214の上には、単
位面積当たりの重量がマスク202に等しい重り216
が1個あるいは2個重ねて搭載されている。
【0007】密閉袋210と圧力制御用密閉袋214内
の気体の圧力は、パスカルの原理により、何れの点でも
等しくなる。また、圧力制御用密閉袋214の上に搭載
された重り216が1個の場合は、単位面積当たりの重
量がマスク202に等しいため、マスク202を密閉袋
210が下面から押す力と、マスク204に掛かる重力
とが釣り合い、マスク204は無重力状態と等価にな
る。一方、圧力制御用密閉袋214上に重りを2個重ね
て載せると、マスク202を密閉袋210が下方から押
す力は、マスク202に掛かる重力の2倍になり、マス
ク202に下から重力に等しい力が作用しているのと等
価な状態になる。すなわち、マスク202を露光装置の
マスクホルダでパターン面を下向きに保持したのと同じ
撓み具合となる。このように実際の使用条件と等価な条
件で、パターン204の位置を測定すれば、正確な検査
が可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法によると、密閉袋210がマスク20
2に直接接しているため、マスク202の裏面にゴミ等
の異物が付着することがある。たとえ裏面であっても、
マスク202に異物が付着していると、パターン204
を基板上に投影した場合の解像度に悪影響を及ぼすこと
になる。
【0009】本発明は、上記課題に鑑みて成されたもの
であり、基板の撓み状態を任意に調整可能な方法におい
て、当該基板への異物の付着を防止できるパターン位置
測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ステージと基板との間に密閉空間を形成し、密閉空
間に所定の流体を充填し、密閉空間内の流体の圧力を所
定の値に調整した状態で、基板のパターン位置を測定す
る。ステージと基板との間の密閉空間は、例えば、ステ
ージ上で基板の外周部分を支持する支持部材と、該支持
部材と基板とを密閉するシール部材とで構成する。
【0011】
【作用及び効果】上記のような本発明によれば、基板と
ステージの間には圧力調整用の流体のみが存在するた
め、従来のように密閉袋との接触によって基板に異物が
付着することがない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、投影露
光装置用のマスクのパターン検査装置に本発明を適用し
たものである。
【0013】図1は、本実施例のパターン検査装置によ
って検査されたマスクを用いて露光作業を行う投影露光
装置を示す。マスク14は、パターン16が形成された
面を下に向けた状態で、マスクホルダ12に支持され
る。投影光学系20を介してマスク14上のパターン1
6が転写されるウエハ(感光性基板)22は、XY二次
元方向に移動可能なウエハステージ24上に載置されて
いる。ウエハステージ24は、レーザ干渉計システム2
6によって、常時その位置がモニタされている。なお、
ここでは紙面に平行な方向の位置を検出する干渉計シス
テム26のみを示し、紙面に垂直な方向の位置を検出す
る干渉計システムの図示は省略する。
【0014】以上のような構成の露光装置において、マ
スクホルダ12に固定されたマスク14を照明光18で
照明すると、マスク14上のパターン16が投影レンズ
20を介してレジストが塗布されたウエハ22に転写さ
れる。本実施例においては、ウエハステージ24を二次
元方向にステップ移動することにより、ウエハ22上の
複数のショット領域にマスク14のパターン16を順次
露光するようになっている。
【0015】図2は、吸着部28によってマスクホルダ
12に保持されたマスク14の様子を示す。図のよう
に、マスク14は自重によって下方に撓むことになる。
図1に示すような露光装置によって、高集積度の半導体
デバイスを製造するためには、複数のマスクパターンを
同一ウエハ上に重ねて露光するため、各パターンを極め
て精密に位置合わせする必要がある。従って、撓みによ
るパターンの位置ずれ量は、通常数100nm程度であ
るが、今日のパターン位置測定機においては10nm以
下の測定精度が要求されている。このため、マスクの撓
みは全く無視できなくなっている。
【0016】図3は、本実施例にかかるパターン位置計
測装置を示し、図4及び図5は、当該装置のマスク14
周辺の詳細を示す。図において、測定対象であるマスク
14は、パターン16が形成された面を上方に向けた状
態で、マスクホルダ30によって二次元ステージ32上
に支持されている。マスク14は、マスクホルダ30の
吸着部34(図4、図5参照)に吸着され、マスク14
のパターン面上に測定光学系36より射出される収束光
38が照射される。マスクホルダ30は、ステージ32
と一体で動作するように構成されている。収束光38が
パターン16のエッジ部分を照射すると、そこで散乱光
が発生したり、正反射光が増加(減少)する。これらの
光信号を測定光学系36に内蔵された受光系(図示せ
ず)で処理することにより、パターン16の位置(エッ
ジの位置)を検出することができる。マスク14は、二
次元ステージ32によって二次元方向に移動可能であ
り、その移動量をレーザ干渉計40により正確に計測さ
れる。従って、パターン16を検出したときのレーザ干
渉計40の計測値から各パターン16の位置を高精度に
検出することができる。
【0017】ステージ32上には、マスク14の周囲を
取り囲むように枠42が配置され、枠42の上面には、
額縁状に成形された軟質性の樹脂44が配置されてい
る。樹脂44の外縁部分は枠42の上面に固着し、内縁
部分がマスク14の裏面の縁に接するように配置され、
これによって、ステージ32の上面と、枠42の内側面
と、マスク14の裏面とによって空間48が形成され
る。なお、図3においては、樹脂44及びマスクホルダ
30の吸着部34の図示を省略する。空間48は、中空
管50を介して圧力制御部52に接続され、圧力制御部
52によって空間48内の気圧を調整するようになって
いる。圧力制御部52によって、空間48内の空気に一
定以上の圧力をかけると、軟質性の樹脂44に圧力が加
わり、当該樹脂44がマスク14の裏面と密着して空間
48が密閉される。この際、空間48内の気体によりマ
スク14の裏面を押す圧力は、パスカルの原理により、
何れの点でも等しくなる。
【0018】圧力制御部52によって、マスク14の単
位面積当たりの重さに等しくなるように、気体の圧力を
制御すると、マスク14の撓み具合は無重力状態で吸着
部34に吸着されたのと等価の状態となる。この時、軟
質性の樹脂44を薄くしておけば、マスク14の裏面に
は気体の圧力以外に余計な力が作用することはない。ま
た、圧力制御部52によって、マスク14の単位面積当
たりの重さの2倍になるように、空間48内の気体の圧
力を制御すると、図4に示すように、マスク14の裏面
に対して下から重力が作用しているのと同じ状態にな
る。つまり、マスク14が、露光装置のマスクホルダ1
2上に載置された状態(図2参照)を上下逆にしたのと
同じ撓み具合をもつことになる。このような状態で、マ
スク14の表面に形成されたパターン16の位置を、測
定光学系36によって検出すれば、露光装置において実
際に使用されるのと同一条件での計測となり、極めて正
確な計測が可能となる。
【0019】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、ステージ32と、マスク14の裏面と、枠42
の内側面で形成される空間48内の気圧の制御は、圧力
制御装置52によらず、従来のように空間48と等価な
密閉袋及び重りを用いて行っても良い。また、空間48
を密閉する手段としては、軟質性の樹脂44に限らず、
柔軟且つ密着性のある他の物質を使用しても良い。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定対象である基板の撓み状態を任意に調整できると
ともに、従来課題であった基板への異物の付着を防止で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の背景技術を説明するための概
念図(正面図)である。
【図2】図2は、本発明の背景技術を説明するための概
念図(正面図)である。
【図3】図3は、本発明の実施例を示す概念図(正面
図)である。
【図4】図4は、実施例の要部を示す説明図(一部断
面)である。
【図5】図5は、実施例の要部を示す平面図である。
【図6】図6は、従来の装置を示す概念図(正面図)で
ある。
【図7】図7は、従来技術の作用を説明するための概念
図である。
【図8】図8は、従来技術を示す正面図(一部断面)で
ある。
【符号の説明】
12・・・マスクホルダ 14・・・マスク 16・・・パターン 20・・・投影光学系 22・・・ウエハ(感光性基板) 36・・・測定光学系 44・・・軟質樹脂 48・・・空間 52・・・圧力制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 506Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定基板をステージ上に配置し、該基
    板表面に形成されたパターン位置を測定する方法におい
    て、 前記ステージと前記基板との間を密閉し;前記密閉され
    た空間に所定の流体を充填し;前記空間内の前記流体の
    圧力を所定の値に調整して、前記基板のパターン位置を
    測定することを特徴とするパターン位置測定方法。
  2. 【請求項2】 被測定基板をステージ上に配置し、該基
    板表面に形成されたパターン位置を測定する装置におい
    て、 前記ステージ上で前記基板の外周部分を支持するととも
    に、前記ステージと前記基板との間に密閉空間を形成す
    る手段と;前記密閉空間に所定の流体を充填し、該流体
    の圧力を所定の値に調整する手段と;前記密閉空間内の
    前記流体の圧力を前記所定の値に保った状態で、前記基
    板表面のパターン位置を測定する位置測定手段とを含む
    ことを特徴とするパターン位置測定装置。
  3. 【請求項3】 前記密閉空間を形成する手段は、前記ス
    テージ上で前記基板の外周部分を支持する支持部材と、
    該支持部材と前記基板とを密閉するシール部材とを備え
    ることを特徴とする請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記シール部材は、軟質且つ密着性の高
    い材質からなることを特徴とする請求項3に記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 前記基板は、感光性基板を露光するのに
    用いられる露光用マスクであることを特徴とする請求項
    2、3又は4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記露光用マスクは、露光時においては
    前記パターンが形成された面が下に向くように支持され
    るものであり、 前記調整手段は、前記密閉空間内の前記流体の圧力を、
    前記基板の単位面積当たりの重さの2倍に設定すること
    を特徴とする請求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記流体は、気体であることを特徴とす
    る請求項2、3、4、5又は6に記載の装置。
JP7309977A 1995-11-02 1995-11-02 パターン位置測定方法及び装置 Pending JPH09126717A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196303A (ja) * 1999-12-03 2001-07-19 Asm Lithography Bv リトグラフ投影装置
JP2014106158A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Canon Inc 測定装置、および物品の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196303A (ja) * 1999-12-03 2001-07-19 Asm Lithography Bv リトグラフ投影装置
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