JPH0989520A

JPH0989520A - パターン位置測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH0989520A
Application number: JP8049561A
Authority: JP
Inventors: Masaya Iwasaki; 雅弥岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JP3427141B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上に形成されたパターンの位置計測精度を
向上させること。【構成】基準となる基板の撓み形状に基づいてパターン
の位置に対する第１の補正値を理論値として求める。次
に、各被測定基板（１０）毎にその厚さを実測し、基準
基板の厚さに対する誤差を求める。この厚み誤差に基づ
いて第１の補正値を修正して第２の補正値を算出する。
そして、この第２の補正値に基づいて、被測定基板（１
０）のパターン計測位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に形成された
パターンの位置を測定する方法に関し、特に、投影露光
装置で使用されるマスクやレチクル等に形成されたパタ
ーンの位置を精密に測定する方法及び装置に関する。

【０００２】

【背景技術】一般に、マスクやレチクル等の基板上に形
成されたパターンの位置を測定する場合、被測定対象と
なる基板をステージ上でほぼ水平に支持し、当該パター
ンのエッジを光学的に検出する。この種の測定方式にお
いては、ステージ上に支持された基板が自重によって撓
むため、撓みによる変位量を補正する必要がある。そこ
で、例えば特開平５ー３３２７６１号公報に開示されて
いるように、予め基準となる基板の撓み形状を測定又は
シミュレーションによって検出し、この撓みによる基板
上のパターンの変位量（横ずれ量）を算出している。そ
して、この変位量を補正値とし、実際に測定したパター
ン位置を補正することによって、撓みの無い状態でのパ
ターンの位置を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
測定される基板は基準となる基板に対して若干ながら誤
差を有するため、理論通りの補正は困難であった。特
に、基板上に形成されるパターンが高密度化、微細化す
る現在においては、上記のような従来の方法では十分な
パターン位置の計測精度が得られない。そこで、基板上
に形成されたパターンの位置計測精度を向上させること
を課題に本発明が創作された。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明において
は、上記課題を解決するために、被測定基板の厚さ（又
はステージ上に載置された被測定基板の表面高さ）を実
測し、基準となる基板に対する厚さ誤差を考慮してパタ
ーンの計測位置の補正を行う。すなわち、基準となる基
板の撓み形状に基づいてパターンの位置に対する第１の
補正値を理論値として求める。次に、各被測定基板毎に
厚さ（又は表面高さ）を実測し、基準基板の厚さに対す
る厚さ誤差量を検出する。この厚さ誤差に基づいて、第
１の補正値を修正し、第２の補正値を算出する。そし
て、この第２の補正値に基づいて、被測定基板のパター
ン位置を補正する。

【０００５】基板の厚さは、基板の撓みを検出する上で
大きな比重を占めるパラメータの１つである。従って、
本発明のように被測定基板の厚さ（又は表面高さ）を実
測して厚さ誤差を求め、これに基づいてパターン位置の
補正を行えば、パターン位置の測定精度が向上する。

【０００６】なお、被測定基板の厚さの計測は、その基
板の表面高さを検出することによって求められる。ま
た、被測定基板の表面の高さは、当該基板の支持点付近
で行うことが望ましい。

【０００７】また、前述の如き製造上の厚さ誤差を持つ
被測定基板だけでなく、厚さに関する規格が異なる複数
の被測定基板についてそれぞれパターン位置を計測する
ときも、予め基準となる基板の撓みによるパターンの変
位量を求めておき、被測定基板毎に基準基板との厚さの
差を検出し、この厚さの差に基づいてその変位量を修正
した上でパターン位置の測定結果を補正すれば、同様に
測定精度を向上させることができ、しかも被測定基板の
厚さ毎にその変位量を記憶しておく必要がないので、記
憶データを大幅に少なくすることができる。この場合、
基準となる１つの基板のみについてその撓みによるパタ
ーンの変位量を求めておくだけでよいが、被測定基板の
厚さの差が極端に大きいときには、厚さが異なる複数の
基板についてそれぞれその撓みによるパターンの変位量
を求めておくようにすることが望ましい。

【０００８】なお、基準となる基板での、その撓みによ
るパターンの変位量を記憶しておくものとしたが、基準
となる基板の撓み形状（具体的には、基板表面の高さ位
置）を、水平面内での基板の位置を変数とする関数（例
えば、４次関数）で近似し、この近似された関数の係数
（パラメータ）を記憶しておくようにしても良いし、あ
るいは基準となる基板での、その撓み形状に応じた勾配
を記憶しておくようにしても良い。特に後者では、その
基板を複数の領域に分割し、この領域毎にその勾配を記
憶しておくことが望ましい。撓み形状（関数）や勾配を
記憶しておく場合は、その記憶データに基づいて撓みに
よるパターンの変位量を算出することになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。図１は、本発明を具現化したパターン位置測定装置
の全体構成を示し、図３は、同装置の制御部分の構成を
示す。本実施例のパターン位置測定装置は、レチクル等
の基板１０上に形成された微細パターン（図示せず）の
位置を検出するもので、光学装置１２と、基板１０が載
置されたＸＹステージ１５と、基板１０の上部に配置さ
れた対物レンズ１１と、ＸＹステージ１５の上面端部に
配置された移動鏡１３ａ、１３ｂと、ＸＹステージ１５
のＸ、Ｙ方向の位置を各々検出する干渉計１４ａ、１４
ｂと、対物レンズ１１の周囲に配置された受光素子５０
ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂと、計測されたパターン位
置を表示する表示装置２１と、ＸＹステージ１５を駆動
する駆動装置１５０と、所定のデータを記憶する記憶装
置２２と、装置全体の総括的な制御を行う制御装置２０
とを備えている。基板１０は、図２に示すように、パタ
ーン形成面を上に向けた状態でＸＹステージ１５上の３
カ所に設けられた基板載置部６ａ、６ｂ、６ｃに吸着さ
れることなく載置される。

【００１０】図３に示すように、光学装置１２は、対物
レンズ１１を介して基板１０にレーザスポットを照射す
るレーザ光源１２ａと、対物レンズ１１をＺ方向に駆動
して焦点位置を自動調整するオートフォーカス装置１２
ｂとを備えている。基板１０上に形成されたパターン
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。オートフォーカス装置１２
ｂによる焦点検出方法に関しては、例えば実公昭５７−
４４３２５号公報に開示された同期検波方法などを利用
することができる。このオートフォーカス装置１２ｂに
より、基板１０の表面高さを検出し、その高さに応じた
信号を制御装置２０に送出するように構成されている。

【００１１】駆動装置１５０はモータ（図示せず）を備
え、これによってＸＹステージ１５をＸＹの二次元方向
に移動させる。干渉計１４ａ、１４ｂは、移動鏡１３
ａ、１３ｂの反射面と、不図示の固定鏡の反射面とに対
して測長用のレーザビームを照射すると共に、その反射
光を受光することによってＸＹステージ１５の位置を検
出し、その位置情報を制御装置２０に送出する。４つの
受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂは、基板１０
上のパターンの凸凹のエッジ部分で生じる散乱光又は回
折光を受光し、その検出信号を制御装置２０に送る。こ
のエッジ検出信号に基づき、制御装置２０がパターンの
エッジ位置を検出する。なお、このようなエッジ検出の
方法の詳細に関しては、特公昭５６ー２５９６４号公報
に開示されている。

【００１２】記憶装置２２には、基板１０の複数箇所で
の自重による撓みによって生じるパターン位置の二次元
的（図１のＸ方向、Ｙ方向）な変位量（基準補正量）が
予め記憶されている。また、このような補正量を求めた
位置に対応して、基板１０に複数の領域が定められ、そ
のデータが記憶装置２２に記憶されている。例えば、図
４に示すように、基板１０の２５カ所の補正量が記憶装
置２２に記憶されているとすると、制御装置２０は補正
量が求められた各位置（３１ａ〜３１ｎ、３１ｐ〜３１
ｚ）を中心として２５個の領域を定める。なお、この補
正量は、予め実測によって求めても、例えば有限要素法
等のシミュレーション技術を用いて求めても良い。実測
によって補正量を算出する方法については、後に詳しく
説明する。

【００１３】記憶装置２２には、材質、形状、大きさの
少なくとも１つが異なる複数種類の基板に対する基準補
正量（第１補正量）△ｘ、△ｙがそれぞれ記憶されてい
る。尚、厚さ以外の形成条件（材質、大きさ等）が異な
る複数の基板では、それぞれ１種類の厚さのみについ
て、その基準補正値が記憶されているものとする。この
基準補正量は、被測定基板の実際の厚さに応じて修正さ
れるようになっている。例えば、基準基板の厚さ（理想
厚さ）がｔであり、被測定基板の実際の厚さはｔ’の場
合には、両者の差△ｔを厚さ誤差量とし、これによって
基準補正量を修正する。一例としては、この修正された
基準補正量（第２補正量）を△ｘ’、△ｙ’とすると、 △ｘ’＝△ｘ・｜ｔ／（ｔ−△ｔ）｜＝△ｘ・ｔ／ｔ’ △ｙ’＝△ｙ・｜ｔ／（ｔ−△ｔ）｜＝△ｙ・ｔ／ｔ’ 基板の撓み量は、基板の厚さに依存する割合が大きいた
め、このように厚さ誤差量を考慮して基準補正値を変換
することは重要となる。

【００１４】次に、上記のように構成されたパターン位
置測定装置の全体的な動作について、図５のフローチャ
ートを参照して説明する。ここで、制御装置２０は、予
め基準補正値を記憶している（ステップ１）。被測定基
板（基板１０）をパターン形成面を上に向けた状態でＸ
Ｙステージ１５上の基板載置部６ａ、６ｂ、６ｃ上にセ
ットする（ステップ２）。その後、ＸＹステージ１５を
移動させて、基板載置部６ａ、６ｂ、６ｃの何れかが光
学装置１２の光軸上に位置するように調整し、オートフ
ォーカス装置１２ｂによって、基板１０の表面の位置
（高さ）を検出する（ステップ３）。

【００１５】ここで、オートフォーカス装置１２ｂ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、レーザ光源１２ａから
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。この際、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軸方向）に
単振動させ、更にピンホール（又はスリット）の透過光
を不図示の光検出器が受光する。この透過光は、この光
検出器によって光電変換され、この光電変換により光検
出器から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６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。

【００１６】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がゼロとなる特性を有
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を載置して二次元移動するＸＹステージ１５の理
想的な移動水平面（基準平面）と、基板１０との間隔が
検出できる。

【００１７】制御装置２０は、基板１０のＺ軸方向の位
置と、予め記憶されているＸＹステージ１５の上面の位
置と、ＸＹステージ１５と基板１０の間隔（基板載置部
６ａ、６ｂ、６ｃの高さ）との３つの要素から、基板１
０の厚さを算出する（図２（ｂ）参照）。そして、記憶
装置２２に記憶されている、基板１０とほぼ同一の形成
条件（但し、厚さ以外）の基準基板の厚さ（理論厚さ）
ｔを読み出し、この値ｔと実際の基板１０の厚さｔ’と
の差を厚さ誤差量△ｔとして算出する（ステップ４）。
次に、この厚さ誤差量△ｔに基づいて基準補正値（理論
補正値）△ｘ、△ｙを変更し、この変更された基準補正
量△ｘ’、△ｙ’を記憶装置２２に記憶する（ステップ
５）。このとき、制御装置２０は図４のように基板上の
複数（２５個）の領域の各々についてその補正量△
ｘ’、△ｙ’を算出する。

【００１８】その後、図示しない入力装置からの測定開
始命令により、制御装置２０は干渉計１４ａ、１４ｂか
らのステージ位置信号をモニタしながら、ＸＹステージ
１５が初期位置にくるように駆動装置１５０を制御す
る。次に、制御装置２０は、ＸＹ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、そこで散乱光が生じ、これを
受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂによって検出
する。受光素子５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂは、散
乱光を検出すると、これに応じたエッジ検出信号を制御
装置２０に対して出力する。

【００１９】制御装置２０は、エッジ検出信号を入力す
ると、その時のパターンエッジの位置を干渉計１４ａ、
１４ｂから読み取ると共に（ステップ６）、そのパター
ン位置が含まれる領域の補正量（△ｘ’、△ｙ’）を記
憶装置２２から読み出す。この時の補正量は、上述した
ように基板の厚さ誤差△ｔによって改訂されたものであ
る。

【００２０】その後、制御装置２０は、記憶装置２２か
ら読み出した補正値に基づき、検出されたパターンエッ
ジのＸＹ二次元方向の位置を補正する（ステップ７）。
そして、制御装置２０は、この補正後のエッジ位置に基
づいてパターン位置と線幅を求め、これらを記憶装置２
２に記憶させた上で表示装置２１に表示する（ステップ
８）。尚、制御装置２０は、補正後のエッジ位置を記憶
装置２２に記憶させておき、不図示の入力装置からのオ
ペレータの指示に従い、その記憶されたエッジ位置に基
づいて基板上のパターンの間隔を計算し、この計算した
間隔を表示装置２１に表示するようになっている。

【００２１】以上の説明では、厚さ以外の形成条件が異
なる複数の基板では、それぞれ１種類の厚さのみについ
てその基準補正量を記憶装置２２に記憶しておくものと
したが、厚さ以外の形成条件がほぼ同一であってもその
厚さが大きく異なる場合には、厚さが異なる複数の基準
基板についてその基準補正量をそれぞれ求めて記憶して
おくとよい。このとき、被測定基板の厚さに最も近い厚
さを持つ基準基板での基準補正量を記憶装置２２から読
み出し、この読み出した基準補正量を被測定基板とその
基準基板との厚さの差で修正することになる。

【００２２】また、基準基板の撓みによるパターンの変
位量を基準補正量として記憶装置２２に記憶しておくも
のとしたが、例えば、基準となる基板の撓み形状（具体
的には、基板表面高さ位置）を、水平面内での基板の位
置を変数とする関数（例えば、４次関数）で近似し、こ
の近似された関数の係数（パラメータ）を記憶しておく
ようにしても良い。特に後者では、その基板を複数の領
域に分割し、この領域毎にその勾配を記憶しておくこと
が望ましい。撓み形状（関数）や勾配を記憶しておく場
合は、その記憶データに基づいて撓みによるパターンの
変位量を算出することになる。

【００２３】次に、記憶装置２２に記憶する基準補正量
の基本的な求め方（原理）を図７を用いて簡単に説明す
る。図７は、ステージ１５上の３カ所の基板載置部に載
置したときの基板の断面を示している。実線は基板が自
重により撓んでいない状態を示し、破線は基板が自重に
より撓んでいる状態を示している。まず、（ａ）の状態
で基板の自重による撓み形状を検出する。次に、（ａ）
の状態から（ｂ）に示すように基板を表裏反転し、この
時の基板の自重による撓み形状を検出する。基板の撓み
形状は、オートフォーカス装置１２ｂを用いて基板表面
の基準平面からの高さを所定の間隔で測定する事により
容易に求めることが出来る。

【００２４】図７の（ｂ）の状態で検出した撓み形状の
データを左右ミラー反転して図示すると図７の（ｃ）に
示すような撓み形状になる。更に、（ａ）における撓み
形状のデータと（ｃ）の撓み形状のデータとの平均デー
タを図示すると（ｄ）に示すような撓み形状となる。
（ｄ）における基板の撓み形状は、変形のない理想基板
の撓み形状を示している。すなわち、上述の撓み形状の
平均データからは、基板の変形（うねり）の影響を受け
ずに、基板の自重のみによる撓み形状を求めることが出
来る。そして、当該平均データから基板表面の複数箇所
の勾配を算出し、これらの勾配によって生じるパターン
位置の二次元的な変位量を複数箇所で算出して記憶装置
２２に記憶する。

【００２５】上記の実施例においては、基板１０はパタ
ーン面を上に向けてＸＹステージ１５上に載置されてい
るが、一般に基板１０はパターン面を下に向けた状態で
支持して使用されるケースが多い。そこで、例えば特開
平６−１８２２０号公報に開示されたように、パターン
形成面を下に向けた状態で基板１０を支持した場合の当
該基板の撓みをも考慮して補正すれば、実際に基板を使
用する状態により近い状態でのパターン位置計測が可能
となる。なお、パターン形成面を下に向けて基板１０を
支持した場合の撓み形状は、例えば、装置外部におい
て、基板１０と同材質、同形状の基板を使用して予め求
めておく。

【００２６】先に図７を参照して基準補正量の基本的な
求め方（原理）を説明したが、ここでは、まず、パター
ン面を上に向けて基板１０を支持した場合の当該基板の
撓み形状、及びこれに基づく基準補正値の実測による求
め方の詳細について説明する。ＸＹステージ１５が初期
位置にあると、図８に示す高さ測定点３１ａが光学装置
１２の対物レンズ１１の光軸上にくる。制御装置２０
は、光学装置１２のオートフォーカス装置１２ｂのフォ
ーカス機能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３１
ａに対応するＸＹステージ１５の位置と共に記憶する。

【００２７】制御装置２０は、順次基板１０上の高さ測
定点３１ｂ〜３１ｎ、３１ｐ〜３１ｚにおけるパターン
形成面の高さＨ３１ｂ〜Ｈ３１ｎ、Ｈ３１ｐ〜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。次に、Ｘ方向に並んだ高さ測定点３１ａ
〜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以下の４
次式で近似する。ｚ＝ａ１・Ｘ⁴＋ａ２・Ｘ³＋ａ３・Ｘ²＋ａ４・Ｘ＋ａ
５上記の式において、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次近似式は一義
的に定まる。

【００２８】このようにして、順次Ｘ方向の高さ測定点
３１ｆ〜３１ｊ、３１ｋ〜３１ｎ及び３１ｐ、３１ｑ〜
３１ｕ、３１ｖ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似
式を求める。更に、Ｙ方向のライン３２ｂにおける撓み
形状を以下の４次式で近似する。ｚ＝ａ１・Ｙ⁴＋ａ２・Ｙ³＋ａ３・Ｙ²＋ａ４・Ｙ＋ａ
５

【００２９】同様にして、順次Ｙ方向の高さ測定点３１
ｂ〜３１ｗ、３１ｃ〜３１ｘ、３１ｄ〜３１ｙ、３１ｅ
〜３１ｚに対しても撓み形状の４次近似式を求める。こ
の結果、図４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。

【００３０】次に、制御装置２０は、ＸＹステージ１５
を初期位置に戻した後、駆動装置１５０を制御して、Ｘ
Ｙステージ１５を初期位置から順次移動させる。光学装
置１２からのスポット光で基板１０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。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１４ａ、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１
５の位置を読み取る。

【００３１】例えば、図８のパターンエッジ位置（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３３ａ、３
３ｂの位置に対応した座標値が干渉計１４ａ、１４ｂか
ら読み取られ、記憶される。制御装置２０は、パターン
の位置３３ａのＸ座標値を認識し、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、３３ｄにおけるＸ方向の勾配θＸ
３、θＸ４を算出する。これらの勾配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出来る。

【００３２】パターン位置３３ａと高さ測定点３３ｃ、
３３ｄとの位置関係が図８に示すものであった場合、パ
ターンの位置３３ａのＸ方向の勾配θＸ１は、比例配分
により、以下の式によって算出する。 θＸ１＝（Ｌ２・θＸ３＋Ｌ１・θＸ４）／（Ｌ１＋
Ｌ２）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。

【００３３】Ｙ方向の勾配θＹ１、θＹ２についても同
様にして算出する。次に、パターンの位置３３ａ、３３
ｂにおける補正量（ｔ・θＸ１）／２、（ｔ・θＹ１）
／２、（ｔ・θＸ２）／２、（ｔ・θＹ２）／２を各々
算出する。なお、ｔは基板１０の厚さ（基準厚さ）であ
る。この補正量を用いて干渉計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無い状
態でのパターンの位置に対応した座標値を求める。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９（ａ）のパタ
ーン形成面３３の撓み形状で、点０を中心とした円弧状
とみなす。

【００３４】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るこ
とが出来る。

【００３５】尚、厚さ以外の形成条件がほぼ同一の複数
の被測定基板についてそれぞれパターンの位置を測定す
る場合は、先ず１枚目の被測定基板において前述の如く
オートフォーカス装置１２ｂを用いて撓み形状（近似関
数）を求めて勾配を算出し、この勾配に基づいてパター
ンの変位量（補正量）を求めて記憶装置２２に記憶す
る。そして、１枚目の被測定基板では、この求めた補正
量に基づいてパターン位置を補正し、２枚目以降の被測
定基板では１枚目の被測定基板との厚さの差△ｔ（＝ｔ
−ｔ’）を検出し、この厚さの差△ｔに基づいて先に記
憶した補正量を修正すると共に、この修正された補正量
に基づいてパターン位置を補正する。

【００３６】以上、パターン形成面を上に向けて支持し
た基板１０の撓みの無い状態への変換に用いられる補正
量の算出について説明した。ここでは、更に、パターン
形成面を下に向けて支持した状態（実際の使用状態）へ
の変換方法について説明する。

【００３７】制御装置２０は、予め記憶しておいた４次
近似式から、上述した比例配分を用いて、撓みの無い状
態でのパターンの位置における勾配θＸ１’、θＸ
２’、θＹ１’、θＹ２’を算出し、更に補正量（ｔ・
θＸ１’）／２、（ｔ・θＹ１’）／２、（ｔ・θＸ
２’）／２、（ｔ・θＹ２’）／２を各々を算出する。
これらの補正量を用い、撓みの無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３
３ａ、３３ｂに対応した座標値を算出する。なお、撓み
の無い状態でのパターンが位置するＸ方向のライン３２
ｃにおける撓み形状は、図９（ｂ）のパターン形成面３
３の撓み形状で、点０’を中心とした円弧状とみなす。

【００３８】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９（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おいた場合に比べて、
ｔ・（θＸ１−θＸ２）／２の誤差を含んでいること
になる。但し、θＸ１、θＸ２は図９に示すように基板
１０の傾きが右上がりの時は正、左上がりの時は負とな
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、負であれば短く計測されることになる。また、
基板１０が水平面に対して傾いていても、誤差はθＸ１
とθＸ２との差から演算されるので、傾きはキャンセル
される。

【００３９】図９（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
の無い状態でのパターン位置に比べて、ｔ・（θＸ１’
−θＸ２’）／２の誤差を含んでいることになる。但
し、θＸ１’、θＸ２’は、図９に示すように基板１０
の傾きが右上がりの時は正、左上がりの時は負となる。
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、負であれば短く計測されることになる。また、
基板１０が水平面に対して傾いていても、誤差はθＸ
１’とθＸ２’との差から演算されるので、傾きはキャ
ンセルされる。

【００４０】従って、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位置３
３ａと３３ｂとの間の距離は、｛ｔ（θＸ１−θＸ２）
／２｝−｛ｔ（θＸ１’−θＸ２’）／２｝から求める
ことが出来る。その後、上述した方法により、基板の理
想厚さｔに厚さ誤差△ｔを加えることにより、実際に基
板１０が有する厚さｔ’に基づいたより正確なパターン
位置データが得られる。

【００４１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではな
く、特許請求の範囲によって示された発明の思想の範囲
内で、種々の設計変更が可能である。例えば、オートフ
ォーカス装置１２ｂを利用せずに、対物レンズ１１の上
下動量をエンコーダ、干渉計又はポテンショメータ等の
手段により読み取ることによって基板１０の表面の高さ
を検出しても良い。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
ようにしても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
測定基板の厚さ誤差（製造誤差、規格上の厚さの違い）
を補正しているため、基準基板による理論補正値のみで
の基板上に形成されたパターン位置の補正をした場合に
比べ、計測精度が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパターン測定装置を示す全体構成
図である。

【図２】本発明のパターン測定装置に使用される基板の
配置状態を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＡ
−Ａ’方向の断面図である。

【図３】本発明のパターン測定装置の制御部分の構成を
示すブロック図。

【図４】本発明の作用を説明するための説明図。

【図５】本発明の動作を示すフローチャート。

【図６】本発明の作用を示すグラフ。

【図７】本発明の作用を示す説明図。

【図８】本発明の作用を示す説明図。

【図９】本発明の作用を示す説明図。

【符号の説明】

１０・・・基板１１・・・対物レンズ１２・・・光学装置１２ａ・・・レーザ光源１２ｂ・・・オートフォーカス装置１４ａ、１４ｂ・・・干渉計１５・・・ＸＹステージ２０・・・制御装置２１・・・表示装置２２・・・記憶装置１５０・・・駆動装置５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ・・・受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上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方法において、所定の基準基板の撓みによるパターンの変位量を第１の
補正値として求める第１工程と；前記基準基板に対する
被測定基板の厚さ誤差量を計測する第２工程と；前記厚
さ誤差量に基づいて、前記第１の補正値を修正すること
によって第２の補正値を求める第３工程と；前記被測定
基板の上に形成されたパターンの位置を測定する第４工
程と；前記第２の補正値に基づいて、前記測定されたパ
ターンの位置を補正する第５工程とを含むことを特徴と
するパターン位置測定方法。
【請求項２】前記第２工程において、前記被測定基板
の表面高さを計測することによって前記厚さ誤差量を求
めることを特徴とする請求項１記載のパターン位置測定
方法。
【請求項３】前記被測定基板がステージ上の複数の支
持部の上に載置され；前記表面高さの計測は、前記支持
部付近で行われることを特徴とする請求項２記載のパタ
ーン位置測定方法。
【請求項４】前記第１工程において求められる前記第
１の補正値は、前記基準基板を表と裏でそれぞれ支持し
た場合の２つの撓み量に基づいて求められることを特徴
とする請求項１記載のパターン位置測定方法。
【請求項５】ステージ上にほぼ水平に載置された被測
定基板のパターンの位置を測定する方法において、前記被測定基板の厚さと所定の基準基板の厚さとの差に
基づいて、該基準基板の自重による撓みによって生じる
パターンの変位量を修正する第１工程と；前記被測定基
板のパターンの位置を測定し、前記修正された変位量に
基づいて前記測定されたパターン位置を補正する第２工
程とを含むことを特徴とするパターン位置測定方法。
【請求項６】前記基準基板の撓みによる勾配を予め記
憶しておき、前記パターン位置の測定点での前記記憶さ
れた勾配に基づいて前記パターンの変位量を算出し、該
算出された変位量を前記厚さの誤差で修正することを特
徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】基板上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おいて、所定の基準基板の撓みによるパターンの変位量を第１の
補正値として記憶する記憶手段と；前記基準基板に対す
る被測定基板の厚さ誤差量を計測する厚さ計測手段と；
前記厚さ誤差量に基づいて、前記第１の補正値を修正す
ることによって第２の補正値を求める演算手段と；前記
被測定基板の上に形成されたパターンの位置を測定する
位置計測手段と；前記第２の補正値に基づいて、前記測
定されたパターンの位置を補正する補正手段とを含むこ
とを特徴とするパターン位置測定装置。
【請求項８】前記厚さ計測手段は、前記被計測基板の
表面高さを計測し、該計測値に基づいて前記厚さ誤差量
を検出することを特徴とする請求項７記載のパターン位
置測定装置。
【請求項９】前記被測定基板は複数の支持部でほぼ水
平に支持されてステージ上に載置され；前記厚さ計測手
段は、前記被計測基板が載置される支持部付近で前記表
面高さを計測することを特徴とする請求項８記載のパタ
ーン位置測定装置。
【請求項１０】前記厚さ計測手段は、オートフォーカ
ス装置であることを特徴とする請求項８又は９記載のパ
ターン位置測定装置。
【請求項１１】ステージ上にほぼ水平に載置された被
測定基板のパターンの位置を測定する装置において、前記ステージ上に載置された被測定基板と所定の基準基
板との厚さの差を検出する検出手段と；前記検出された
厚さの差に応じて、前記基準基板の自重による撓みによ
って生じるパターンの変位量を修正し、該修正された変
位量に基づいて前記パターン位置の計測結果を補正する
補正手段とを含むことを特徴とするパターン位置測定装
置。
【請求項１２】前記補正手段は、前記基準基板の撓み
による勾配を記憶する記憶手段と、前記パターン位置の
測定点での前記記憶された勾配に基づいて前記パターン
の変位量を算出し、該算出された変位量を前記厚さの誤
差で修正する演算手段とを有することを特徴とする請求
項１１に記載の装置。
【請求項１３】前記ステージ上に載置された被測定基
板の表面高さを計測するフォーカスセンサーを更に備
え、前記検出手段は、前記フォーカスセンサーの出力に
基づいて前記厚さの差を求めることを特徴とする請求項
１１又は１２に記載の装置。