JP4634992B2 - 位置計測装置及び位置ずれ量計測方法 - Google Patents
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Description
そして、露光される基板及び静電チャック自体が、SEMI規格で規定されているように厳しく仕様が定義されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。
可変成形型電子線描画装置(EB(Electron beam)描画装置)における第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向される。そして、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340に照射される。すなわち、開口411と可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、ステージ上に搭載された試料340の描画領域に描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
マスク基板の裏面を3点支持する3点支持部材と、マスク基板の裏面を真空チャックする真空チャック部材とを配置する配置部と、
配置部に配置された3点支持部材と真空チャック部材との一方を載置するステージと、
ステージ上に真空チャック部材が載置された状態で、真空チャック部材を介して基板を吸引する真空ポンプと、
ステージ上に載置された3点支持部材に支持された基板上に形成されたパターンの位置と真空チャック部材に真空チャックされた基板上に形成されたパターンの位置とを認識する認識部と、
を備えたことを特徴とする。
配置部は、真空チャック部材の吸着面の面積と形状とが静電チャック部材の吸着面の面積と形状とに合わせて形成された真空チャック部材を配置することを特徴とする。
複数の真空チャック部材は、各々識別マークを有すると好適である。
EUV用マスクに転写されたパターンがウェハ上へ転写された時に想定される位置精度を評価するために位置ずれ量を計測する際には、真空チャックを選択的に使用して前記マスク裏面を平面に矯正して計測し、
前記EUV用マスクを描画する描画装置の状態管理の目的で前記マスク裏面の形状の補正なしに描画されたパターンの位置ずれ量を計測する際には3点支持方式を選択的に使用して前記マスク裏面の形状を平面に矯正せずに計測することを特徴とする。
自重の影響を排除した場合の基板裏面の3次元形状に基づいて、基板裏面を平面に矯正した場合における基板の表面にパターンを描画した場合に予測されるパターンの位置ずれ量が補正されて描画された第1のパターンを用いて、基板裏面を真空チャックして第1のパターンの位置ずれ量を計測する第1の位置ずれ量計測工程と、
基板裏面を平面に矯正せずに基板の表面にパターンを描画した場合に予測されるパターンの位置ずれ量が補正されて描画された第2のパターンを用いて、基板裏面を3点支持して第2のパターンの位置ずれ量を計測する第2の位置ずれ量計測工程と、
を備えたことを特徴とする。
図1は、実施の形態1における位置計測装置の構成を示す概念図である。
図1において、位置計測装置600は、筐体602、パターン位置認識部610、ステージ620、位置制御系622、定盤630、搬送ロボット640、配置部の一例となるホルダ650、ロボット制御回路646、計算機660、メモリ662、真空ポンプ680、ステージ制御回路674を備えている。筐体602内には、CCDカメラ等のパターン位置認識部610、ステージ620、位置制御系622、定盤630、搬送ロボット640、ホルダ650が配置されている。計算機660には、ロボット制御回路646、メモリ662、真空ポンプ680、ステージ制御回路674が接続され、計算機660に制御されている。
ここで、図1では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分について記載している。その他、位置計測装置600にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わない。
図2に示すように、3点支持部材220には、3つの支持ピン222が配置されている。そして、かかる3つの支持ピン222で試料101の裏面を支持する。支持ピン222はルビーやサファイヤといった硬い材料で構成されると好適である。硬い材料で構成することで試料101を載置した場合の支持ピン222の変形を抑制することができる。その結果、誤差を小さくすることができる。よって、再現性に優れている。
図3に示すように、真空チャック部材240は、試料101の外周部を除く裏面全面を吸着するように吸着面が形成されている。吸着面の仕様は、上述したSEMI規格に規定されている静電チャックと合わせている。すなわち、真空チャック部材240の吸着面の面積と形状とが静電チャック部材の吸着面の面積と形状とに合わせて形成されている。
図5は、実施の形態1における真空チャックの断面の一例を示す概念図である。
図4に示すように、静電チャック部材230には、SEMI規格に規定された所定のピッチで吸着部232が形成されている。そして、かかる吸着部232に試料101となる基板裏面が吸着され、平面に矯正される。試料101がEUV(Extreme Ultra Violet)用マスクの場合には、後に転写装置で転写に用いられる。その場合には、転写装置内においてSEMI規格で規定する静電チャック部材に静電チャックされて用いられる。よって、位置計測装置600を使ってEUV用マスクを計測する場合には静電チャックで保持された場合と同等な状態が再現されることが望ましい。そこで、実施の形態1では、真空チャックにおいても、図5に示すように、真空チャック部材240では、接触面244と吸引部242をSEMI規格に規定された所定のピッチで吸着部232と同様の形状と面積に形成する。チャックの仕方は、開口部となる部分が吸引部242となって真空チャック部材240内部に形成された流路を通って真空ポンプに吸引される。ここでは、図示していないが、真空チャック部材240がステージ620上に載置された状態で真空ポンプ680がステージ620内部と真空チャック部材240を介して基板を吸引する。このようにして試料101が接触面244に吸着される。
まず描画JOB登録前に基板裏面の3次元形状を測定するには、例えば、図6に示されるような試料101となる基板を縦にした状態で基台520に載置する。そして、干渉原理を使用して干渉計510を用いて対向する面全体を計測する。これにより高精度に計測することが可能である。これにより、マスク基板の自重の影響を排除して、基板に固有な裏面の形状のみを再現性良く測定することが可能となる。
図7に示すように、基板裏面は、自重によるたわみだけではなく、表面を磨く加工の不完全さによる固有の形状を有することがわかる。
図8は、実施の形態1における基板裏面のフィッティングされた3次元形状の一例を示す図である。
図7で示した基板裏面の3次元形状分布を4次の多項式でフィッティングする。そして、さらに直交するXとYについてそれぞれ偏微分する。これらにより、X方向とY方向とにおける局所的な傾きの分布が得られる。図8では、得られた分布を示している。
図9では、局所的な部分を取り出して説明する。試料101となる基板の厚さをTとして伸び縮みのない中立面を基板の中央の面とする。このとき、傾き演算部454により局所的な傾きθが得られた場合、裏面を静電チャックでチャックする場合のように裏面を平面に矯正すると基板表面ではその分の位置ずれδ(x,y)が生じることになる。ただし、マスクが静電チャックに密着する場合には、マスクと静電チャックとの間の摩擦力が発生するため、中立面が基板の中央ではなく、力の釣り合いから静電チャック面側にずれる可能性がある。その場合に、局所的な傾きΔθに、基板の厚さTと比例係数kを掛け合わせることで、マスク表面でのパターン位置ずれ量δを求めることができる。このようにして、試料101となる基板の表面にパターンを描画した場合のパターンの位置ずれ量の分布を得ることができる。
図10に示すように、上述した演算により基板に固有な裏面の形状のみから生じる基板表面のパターン位置ずれ量の分布を得ることができる。
なお、この実施の形態1においては、電子ビーム描画装置のシステムが持つ座標系固有の位置ずれを補正するための位置ずれ補正量を示す近似式として、3次多項式が使われている場合を例として述べたが、4次以上の次数を持つ多項式を使用しても構わない。その時は、描画装置のシステムが持つ座標系固有の位置ずれ量を補正するための位置ずれ補正量を示す近似式の次数に合わせて、EUVマスクの裏面形状を表す3次元形状分布をフィッティングする多項式は、+1の次数、即ち描画装置のシステムが持つ座標系固有の位置ずれ量を補正するための位置ずれ補正量を示す近似式が4次多項式である場合は、5次の多項式で近似することが好ましい。
図11において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である可変成形型EB描画装置100は、描画部150を構成する電子鏡筒102、描画室103、XYステージ105、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208を備え、制御部として、描画データ処理回路322、偏向制御回路320、計算機450、メモリ462、メモリ324、磁気ディスク装置の一例となるハードディスク(HD)装置326を備えている。描画データ処理回路322には、偏向制御回路320、計算機450、メモリ324、HD装置326が接続される。また、計算機450には、メモリ462が接続される。HD装置326には、式(2−1)及び式(2−2)の近似式の係数が上述したデフォルト値328として格納されている。式(2−1)及び式(2−2)の近似式は、マスク基板である試料101の自重によるたわみによる変形によって生じるパターン描画した際の位置ずれやXYステージ105の走りや図示していない位置測長用のミラー誤差等のシステムがもつ座標系固有の位置ずれを補正する位置ずれ補正量を示す。
図12に示すように、XYステージ105上では、クランプ210により基板となる試料101の3箇所をクランプして挟み保持している。
図13は、実施の形態1における基板保持の状態の一例を示す断面概念図である。
クランプ210は、上面基準片212とクランプピン214を備えている。そして、試料101の表面側から上面基準片212で、試料101の裏面側からクランプピン214で同一軸を上下から点接触でクランプして挟む構造になっている。試料101を3箇所でクランプすることにより基板との接触が限定された最小限の箇所で済み、静電チャックのようなパーティクルの集塵を防ぐことができる。よって、クランプ点のクリーン度を維持することができる。また、基板裏面において3点で保持することで、静電チャックのように面で保持する場合に比べ、基板裏面の誤差の影響を受けにくくすることができる。その結果、誤差が小さく再現性に優れている。
図15は、実施の形態1における位置ずれ補正を行なって描画されたEUV用マスクのパターン位置分布の一例を示す図である。
図16は、図14に示す分布と図15に示す分布とを差分した分布を示す図である。
図16に示すように、分布が広がり或いは狭まるといった変形を示さず正方形に近い形になっていることから図14に示す予測した位置ずれ補正量が合っており、実施の形態1における位置ずれ補正が有効であることがわかる。
言い換えれば、第1の位置ずれ量計測工程として、自重の影響を排除した場合の基板裏面の3次元形状に基づいて、基板裏面をSEMI規格で規定する静電チャックで保持した場合のように基板裏面を平面に矯正した場合における基板の表面にパターンを描画した場合に予測されるパターンの位置ずれ量が補正されて描画された第1のパターンを用いて、基板裏面を真空チャックして第1のパターンの位置ずれ量を計測する。
図17は、実施の形態2における位置計測装置の構成を示す概念図である。
図17において、位置計測装置600は、筐体602、パターン位置認識部610、ステージ620、位置制御系622、定盤630、搬送ロボット640、配置部の一例となるホルダ650、ロボット制御回路646、計算機660、メモリ662、真空ポンプ680、ステージ制御回路674、圧力制御装置681を備えている。真空ポンプ680の1次側、すなわち、吸気口側に圧力制御装置681を設置した点以外は、図1と同様である。圧力制御装置681には、圧力センサ683と流量センサ685とを有している。
図18は、実施の形態3における位置計測装置の構成を示す概念図である。
図18において、位置計測装置600は、筐体602、パターン位置認識部610、ステージ620、位置制御系622、定盤630、搬送ロボット640、配置部の一例となるホルダ650、ロボット制御回路646、計算機660、メモリ662、真空ポンプ680、ステージ制御回路674を備えている。図18では、真空チャック部材240に識別マーク241を設けた点以外は、図1と同様である。
上述した各実施の形態における真空チャック部材240は、吸着面の平面精度が高いので試料101となる基板を取り外そうとしても剥がれず取り外しにくい。そこで、実施の形態4では、基板の取り外しがし易い構成について説明する。
図19において、位置計測装置600は、図1の構成の他に、さらに、気体供給部の一例となるコンプレッサ682、バルブ684,686、バルブ制御回路688、吸気ライン694、フィルタ676を備えている。また、ホルダ650には、真空チャック部材252が配置されている。図19では、コンプレッサ682、バルブ684,686、バルブ制御回路688、吸気ライン694、フィルタ676を設けた点、及び真空チャック部材240を真空チャック部材252に代えた点以外は、図1と同様である。また、図19において、バルブ684は、ステージ620から真空ポンプ680へと接続される排気ライン692の途中に配置されている。他方、バルブ686は、コンプレッサ682からステージ620へと接続される吸気ライン694の途中に配置されている。バルブ684は、排気ライン692の開閉を行なう。そして、バルブ686は、吸気ライン694の開閉を行なう。バルブ684とバルブ686は、バルブ制御回路688によって制御される。フィルタ676は、コンプレッサ682からステージ620へと接続される吸気ライン694の途中に配置されている。ここでは、バルブ686の2次側に配置されているが、1次側でも構わない。また、バルブ制御回路688とコンプレッサ682の制御部分は計算機660に接続され、計算機660によって両者は制御される。また、ステージ620の内部では、真空チャック部材252が配置された際に排気ライン692から真空チャック部材252の排気ラインへとつながる図示していない空洞が形成されている。同様に、ステージ620の内部では、真空チャック部材252が配置された際に吸気ライン694から真空チャック部材252の吸気ラインへとつながる図示していない空洞が形成されている。
図20に示すように、真空チャック部材252をSEMI規格に規定された所定のピッチで接触面244が図4に示す静電チャックの吸着部232と同様の形状と面積で形成する。チャックの仕方は、開口部となる部分が吸引部242となって真空チャック部材252内部に形成された密閉空間のバッファ243を介して排気ラインとなる流路262を通って真空ポンプ680に吸引される。ここでは、図示していないが、真空チャック部材252がステージ620上に載置された状態で真空ポンプ680がステージ620内部と真空チャック部材252を介して試料101となる基板を吸引する。このようにして試料101が接触面244に吸着される。また、バッファ243には、流路262の他に、吸気ラインとなる流路264が形成されている。そして、流路264は、フィルタ676とバルブ686を介してコンプレッサ682に接続されている。ここでは、図示していないが、真空チャック部材252がステージ620上に載置された状態でコンプレッサ682がステージ620内部と真空チャック部材252を介して試料101となる基板に気体を供給する。よって、図19及び図20の構成によりバッファ243内を真空状態或いは加圧状態にすることができる。
実施の形態5では、上述した各実施の形態よりもさらに高精度な平面で基板が真空チャック部材に吸着可能な構成について説明する。
図21において、位置計測装置600は、図19の構成の他に、さらに、バルブ685,687、吸気ライン695、フィルタ678、排気ライン693を備えている。また、ホルダ650には、真空チャック部材254が配置されている。図21では、バルブ685,687、吸気ライン695、フィルタ678、排気ライン693を設けた点、及び真空チャック部材252を真空チャック部材254に代えた点以外は、図19と同様である。また、図21において、バルブ685は、ステージ620から真空ポンプ680へと接続される排気ライン693の途中に配置されている。また、排気ライン693と排気ライン692は、最終的にはつながって真空ポンプ680に接続される。他方、バルブ687は、コンプレッサ682からステージ620へと接続される吸気ライン695の途中に配置されている。吸気ライン694と吸気ライン695は、コンプレッサ682へはつながって接続される。バルブ685は、排気ライン693の開閉を行なう。そして、バルブ687は、吸気ライン695の開閉を行なう。バルブ685とバルブ687は、バルブ684とバルブ686と同様、バルブ制御回路688によって制御される。フィルタ678は、コンプレッサ682からステージ620へと接続される吸気ライン695の途中に配置されている。ここでは、バルブ687の2次側に配置されているが、1次側でも構わない。コンプレッサ682から供給される気体内の不純物はフィルタ676とフィルタ678とにより除去することができる。
図23は、実施の形態5における真空チャック部材の上面の一例を示す概念図である。
図22及び図23において、真空チャック部材254は、接触面244の中央部に設けられた吸引部242とつながるバッファ243とその周辺部に設けられた吸引部242とつながるバッファ245とに内部に形成された密閉空間を分けている。そして、図22及び図23においてAで示すバッファ243には、流路264と流路262が設けられている。そして、図22及び図23においてBで示すバッファ245には、流路265と流路263が設けられている。そして、流路262には、排気ライン692がステージ620を介して接続される。流路263には、排気ライン693がステージ620を介して接続される。流路264には、吸気ライン694がステージ620を介して接続される。流路265には、吸気ライン695がステージ620を介して接続される。
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
104 アライメントチャンバ
105 XYステージ
150 描画部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205,208 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
210 クランプ
212 上面基準片
214 クランプピン
220 3点支持部材
222 支持ピン
230 静電チャック部材
232 吸着部
240 真空チャック部材
242 吸引部
244 接触面
241 マーク
320 偏向制御回路
322 描画データ処理回路
324,462 メモリ
326 HD装置
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
450 計算機
452 近時演算部
454 傾き演算部
456 位置ずれ量演算部
458 係数演算部
460 加算部
500 平面度測定器
510 干渉計
520 基台
600 位置計測装置
602 筐体
610 パターン位置認識部
620 ステージ
622 位置制御系
630 定盤
640 搬送ロボット
642 ハンド
644 本体
646 ロボット制御回路
650 ホルダ
660 計算機
662 メモリ
674 ステージ制御回路
680 真空ポンプ
681 圧力制御装置
683 圧力センサ
685 流量センサ
Claims (9)
- マスク基板の裏面を3点支持する3点支持部材と、マスク基板の裏面を真空チャックする真空チャック部材とを配置する配置部と、
前記配置部に配置された3点支持部材と真空チャック部材との一方を載置するステージと、
前記ステージ上に前記真空チャック部材が載置された状態で、前記真空チャック部材を介して前記基板を吸引する真空ポンプと、
前記ステージ上に載置された3点支持部材に支持された基板上に形成されたパターンの位置と真空チャック部材に真空チャックされた基板上に形成されたパターンの位置とを認識する認識部と、
を備え、
前記基板は、極端紫外露光に用いるマスクとして、転写装置で極端紫外線での露光に用いる場合に前記転写装置内で静電チャック部材に静電チャックされ、
前記配置部は、前記真空チャック部材の吸着面の面積と形状とが前記静電チャック部材の吸着面の面積と形状とに合わせて形成された前記真空チャック部材を配置することを特徴とする位置計測装置。 - 前記真空チャック部材の材料として、前記静電チャック部材に用いる材料よりも硬い材料を用いることを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。
- 前記位置計測装置は、さらに、前記真空ポンプの吸引力を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。
- 前記位置計測装置は、さらに、前記真空チャック部材を介して気体を供給する気体供給部を備え、
前記位置計測装置は、前記真空チャック部材から前記基板を剥がす際に、前記気体を用いて前記真空チャック部材の吸着面の圧力が外部圧力より高くなるように制御することを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。 - 前記真空チャック部材は、基板の位置を検知するセンサを有することを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。
- 前記真空チャック部材は、前記基板の裏面を真空チャックする際に前記裏面の中央部を吸引する第1の吸引機構と前記中央部の周辺部を吸引する第2の吸引機構とを有することを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。
- 前記配置部には、複数の真空チャック部材が配置され、
前記複数の真空チャック部材は、各々識別マークを有することを特徴とする請求項1記載の位置計測装置。 - EUV用マスクに転写されたパターンがウェハ上へ転写された時に想定される位置精度を評価するために位置ずれ量を計測する際には、真空チャックを選択的に使用して前記マスク裏面を平面に矯正して計測し、
前記EUV用マスクを描画する描画装置の状態管理の目的で前記マスク裏面の形状の補正なしに描画されたパターンの位置ずれ量を計測する際には3点支持方式を選択的に使用して前記マスク裏面の形状を平面に矯正せずに計測することを特徴とする位置ずれ量計測方法。 - 自重の影響を排除した場合の基板裏面の3次元形状に基づいて、前記基板裏面を平面に矯正した場合における前記基板の表面にパターンを描画した場合に予測される前記パターンの位置ずれ量が補正されて描画された第1のパターンを用いて、前記基板裏面を真空チャックして前記第1のパターンの位置ずれ量を計測し、
基板裏面を平面に矯正せずに前記基板の表面にパターンを描画した場合に予測される前記パターンの位置ずれ量が補正されて描画された第2のパターンを用いて、前記基板裏面を3点支持して前記第2のパターンの位置ずれ量を計測することを特徴とする位置ずれ量計測方法。
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