JP4320796B2 - パターン位置測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク、レチクル、ウェハ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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マスクやレチクル、あるいはウェハ（以下、基板という）上に形成されたパターンが設計通りに形成されているか否かを検出するため、パターン位置測定装置が用いられている。従来のパターン位置測定装置では、パターンが形成された基板をステージ上の基板載置部に載置して、オペレータが入力装置から所定の基準軸に関する基板上の位置の座標（以下、測定位置座標という）を指定すると、入力装置は当該測定位置座標を含む測定開始要求を制御装置に送出するようになっている。測定開始要求を受け付けた制御装置は、干渉計システムからのステージの位置情報をモニタしつつステージを駆動し、測定位置座標を含む領域のパターンが測定可能な初期位置にステージを移動させる。次に、制御装置の指令によりステージを初期位置から所定の方向（例えば、所定の基準軸の方向）に順次移動させ、光学装置からのスポット光を基板表面に照射させながら相対走査する。この相対走査の間に、基板表面のパターンエッジにスポット光が当ると、その散乱光が受光素子に受光される。受光素子からのエッジ検出信号は制御装置に入力される。エッジ検出信号が入力された制御装置は、パターンエッジの位置を干渉計システムから読みとり、パターンエッジの位置と測定位置座標との関係を表示装置に表示する。これによって、オペレータは、測定位置座標を適宜設定することにより、基板上に設計通りにパターンが形成されているか否かを検出できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のパターン位置測定装置では、基板に対して所定の基準軸に平行な構成部分からなるパターン、例えば、十字パターンを測定するのが一般的であった。従って、所定位置にパターンが形成されているか否かを検出するために上述した測定位置座標をオペレータが指定する場合には、パターン中心の設計座標値等のパターンの設計上の基準点の座標（以下、基準点の設計値座標という。）に、測定対象位置までの距離を単純に加算することにより測定位置座標を算出することができた。
【０００４】
しかしながら、最近では、基板に形成されるパターンが複雑化しており、従来のパターンを基板上の基準座標軸に対して回転させたパターン（以下、斜めパターンという）が用いられるようになってきている。そこで、この斜めパターンの座標や線幅もパターン位置測定装置で測定する必要が生じてくる。ところが、斜めパターンを測定する場合、中心座標（設計値）とパターン角度（設計値）から三角関数を用いて測定位置座標を計算し直す必要が生じるが、この計算のやり直しをオペレータ自身が行わなければならないという煩わしさを伴い、結果として全体のスループット（単位時間当たりの処理量）を低下させる原因になるという問題を有している。
【０００５】
本発明の目的は、オペレータを煩わせる手間を低減させると共に、パターン位置測定処理のスループットを向上させることのできるパターン位置測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施の形態を表す図１乃至図３に対応付けて説明すると、上記目的は、ステージ（１５）に載置された基板（１０）表面に形成されたパターン（１）の２次元的な位置を測定するパターン位置測定装置において、パターン（１）の基準点の設計値座標、設計値角度、および当該基準点からの距離に基づいて所定位置の設計値座標を求める関数を格納した記憶部（２２）と、設計値座標、設計値角度、および距離を入力する入力部（２３）と、入力された設計値座標、設計値角度、および距離を関数に代入して所定位置の設計値座標を算出する演算部（２４）とを備えたことを特徴とするパターン位置測定装置によって達成される。
ここで、基準点からの距離とは、基準点からの２次元平面上の基準軸方向の距離であってもよく、また基準点から所定位置までの直線的な距離であってもよい。
【０００７】
本発明のパターン位置測定装置によれば、設計値座標、設計値角度、および基準点からの距離が入力部（２３）より入力されると、演算部（２４）が入力された設計値座標、設計値角度、距離を記憶部（２２）に格納された関数に代入して所定位置の設計値座標を算出する。従って、パターン（１）の所定位置の設計値座標を容易且つ迅速に算出することができ、パターン位置測定処理のスループットが向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態によるパターン位置測定装置を図１乃至図３を用いて説明する。まず、本実施の形態によるパターン位置測定装置の概略の構成を図１を用いて説明する。
【０００９】
表面に所定のパターンが形成された基板１０は、ステージ１５上に設けられた基板載置部（図示せず）に載置されている。基板１０上にはわず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。一般に基板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、エッジの部分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５６−２５９６４号に開示されているので、ここでは説明を省略する。
【００１０】
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、Ｘ−Ｙ平面（水平面）を２次元移動する。この駆動装置１５０には主制御部２０から制御信号が入力されている。
【００１１】
Ｘ軸用およびＹ軸用の干渉計システム１４ａ、１４ｂは、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の表面のＸ−Ｙ平面における位置（座標値）を検出し、当該検出した位置を表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。
【００１２】
主制御装置２０には、ディスプレイ装置等の表示装置２１と、キーボード、マウス装置等から構成され、パターンの基準点の設計値座標、設計値角度、および当該基準点からの距離を入力する入力装置２３が接続されている。また、主制御装置２０には、パターンの基準点の設計値座標、設計値角度、および当該基準点からの距離に基づいて所定位置の設計値座標を求める関数を格納した記憶装置２２が接続されている。主制御装置２０は、入力装置２３から入力された設計値座標、設計値角度、および距離を、記憶装置２２に格納された所定の関数に代入して所定位置の設計値座標を算出する演算装置２４を備えている。
【００１３】
次に、本実施の形態において用いる斜めパターンの例について図２を用いて説明する。図２は斜め十字パターンを示している。
パターン１の中心設計座標値（Ｘｃ，Ｙｃ）およびパターン設計値角度θは既知である。パターン１の中心から測定位置までの距離Ｌは、オペレータ判断で入力する。この３つのパラメータより、次式により測定位置座標（Ｘｍ，Ｙｍ）を計算する。本実施の形態における記憶装置２２にはこの次式が記憶されている。
【００１４】
Ｘｍ＝Ｘｃ＋Ｌ×ｔａｎ（π／２−θ）
Ｙｍ＝Ｙｃ＋Ｌ
図２において、座標系を第１象限とすれば、図２の場合、距離Ｌは負の値である。また、測定方向はＸ方向を仮定している。
【００１５】
次に、本実施の形態の表示装置２１における表示例を図３を用いて説明する。図３に示す表示例は、上述の式に代入すべきパターン１の中心設計座標値（Ｘｃ，Ｙｃ）およびパターン設計値角度θ、またパターン１の中心から測定位置までの距離および測定方向が、ウインドウ形式で表示された各入力フィールドから入力できるようになっている。オペレータはこのウインドウを見ながら必要な数値を入力できるようになっている。
【００１６】
次に、本実施の形態によるパターン位置測定装置の動作を説明する。まず、オペレータに指定されたパターンの所定の位置の設計値座標を算出する動作を説明する。
図３に示したような表示画面において、オペレータは、上述の式に代入すべきパターンの中心設計座標値（Ｘｃ，Ｙｃ）およびパターン設計値角度θ、またパターンの中心から測定位置までの距離などを入力する。入力が終われば、図３に示すウインドウ左下の完了ボタンを押す。
【００１７】
完了ボタンが押されると入力された各数値データが演算装置２４に送られ、演算装置２４では、記憶装置２２に格納された上記式を読み出して当該式に各数値データを代入して設計値座標を算出する。
次に、算出された設計座標値に基づくパターン位置の測定動作を説明する。
ステージ１５に基板１０が載置された状態で、主制御装置２０は、入力装置２３からの測定開始要求を受けて、干渉計システム１４ａ、１４ｂからの位置情報をモニタしつつ、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。この状態では、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から読みとる。この干渉計システムからの位置情報と、算出された設計値座標との差分から、基板上のパターンが設計通りに形成されているか否かを検出することができるようになる。
【００１８】
このように、本実施の形態のパターン位置測定装置によれば、設計値座標、設計値角度、および基準点からの距離が入力装置２３より入力されると、演算装置２４が入力された設計値座標、設計値角度、距離を記憶装置２２に格納された関数に代入して所定位置の設計値座標を算出する。従って、パターンの所定位置の設計値座標を容易且つ迅速に算出することができ、パターン位置測定処理のスループットを向上させることができるようになる。
【００１９】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、斜め十字パターンを用いて説明したが、本発明はこれに限られず、斜め十字パターンに代えて斜めＬ字パターンや、斜めＩ字パターンにも応用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、パターンの所定位置の設計値座標を容易且つ迅速に算出することができ、パターン位置測定に関する処理のスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるパターン位置測定装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】基板に形成された斜めパターンを説明する図である。
【図３】パターンの基準点の設計値座標、設計値角度、距離を入力するための表示画面の例を示す図である。
【符号の説明】
１ パターン
１０ 基板
１１ 対物レンズ
１２ 光学装置
１４ａ、１４ｂ 干渉計システム
１５ ステージ
２０ 主制御装置
２１ 表示装置
２２ 記憶装置
２３ 入力装置
２４ 演算装置
５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ 受光素子
１５０ 駆動装置

Claims (1)

1. ステージに載置された基板表面に形成されたパターンの２次元的な位置を測定するパターン位置測定装置であって、
   表面に所定のパターンが形成された基板を載置する基板載置を備えたステージと、
   前記ステージを駆動するための駆動装置と、
   レーザ光源を備え、前記レーザ光源からの出射光を対物レンズを介して前記基板上に照射してレーザスポットを投射し、前記基板表面の前記パターンの像を対物レンズにより拡大して光学装置内の所定の位置に結像する光学装置と、
   前記パターンの基準点の設計値座標、設計値角度、および当該基準点からの距離を入力する入力部と、
   入力された前記パターンの基準点の設計値座標、前記設計値角度、および前記当該基準点からの距離に基づいて所定位置の設計値座標を求める関数を格納した記憶部と、
   入力された前記パターンの基準点の設計値座標、前記設計値角度、および前記当該基準点からの距離を前記記憶装置に格納された関数に代入して所定位置の設計値座標を算出する演算部とを備え、
   パターン位置測定装置は、前記入力部に前記パターンの基準点の設計値座標、前記設計値角度、および前記当該基準点からの距離が入力させると、前記演算部は、前記入力部に入力された前記パターンの基準点の設計値座標、前記設計値角度、および前記当該基準点からの距離を前記記憶部に格納された関数に代入して前記所定位置の設計値座標を算出し、前記駆動装置は前記ステージを初期位置に移動し、前記光学装置は、前記レーザ光源からの出射光を前記対物レンズを介して前記基板上にレーザスポットを投射し、前記駆動装置は、前記ステージを初期位置から移動させることで、前記スポットを前記基板表面で相対走査させ、前記パターンのエッジ検出信号が出力されたときのパターンエッジの位置情報を取得し、前記パターンエッジの位置情報と、前記算出された設計値座標との差から、前記パターンが設計通りに形成されているか否かを検出することを特徴とするパターン位置測定装置。

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