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Title:
MEASURING SYSTEM, MEASURING METHOD AND PROGRAM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/142916
Kind Code:
A1
Abstract:
The measuring system comprises an external storage section (26) for storing the tolerance of first and second profile factors defining the design profile of a measurement object (10), a measuring instrument (14) for obtaining the measurement data of the first profile factor of the measurement object (10), a section (32) for comparing the measurement data of the first profile factor with the tolerance of the first profile factor read out from the external storage section (26), a section (34) for constituting a prediction profile from the measurement data and verifying whether it is formed as a figure or not, a section (36) for calculating the prediction data of the second profile factor from a prediction profile constituted at the verifying section (34), and a section (38) for judging the measurement profile by comparing the prediction data calculated at the calculating section (36) with the tolerance of the second profile factor read out from the external storage section (26).

Inventors:
ARITSUKA YUKI
HOGA MORIHISA
Application Number:
PCT/JP2008/056564
Publication Date:
November 27, 2008
Filing Date:
April 02, 2008
Export Citation:
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Assignee:
DAINIPPON PRINTING CO LTD (JP)
ARITSUKA YUKI
HOGA MORIHISA
International Classes:
G01B21/04; B29C59/02; G01B21/20; G03F1/08; G03F9/00; H01L21/027
Domestic Patent References:
WO2007037032A12007-04-05
Foreign References:
JP2002031511A2002-01-31
Attorney, Agent or Firm:
MIYOSHI, Hidekazu et al. (2-8 Toranomon 1-chom, Minato-ku Tokyo 01, JP)
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Claims:
 測定対象物の設計形状を規定する第1及び第2形状因子の公差を格納する外部記憶部と、
 前記測定対象物の第1形状因子の測定データを得る測定器と、
 前記第1形状因子の測定データと前記外部記憶部から読み出した前記第1形状因子の公差とを比較する比較部と、
前記測定データから予測形状を構成して図形として成立するか検証する検証部と、
 前記検証部が構成した前記予測形状から前記第2形状因子の予測データを計算する計算部と、
 前記計算部が計算した前記予測データを前記外部記憶部から読み出した前記第2形状因子の公差と比較して測定形状を判定する判定部
 とを備えることを特徴とする測定システム。
 前記第2形状因子を測定する他の測定器を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
 前記測定対象物が、インプリントモールド又は露光マスクであることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記設計形状の仕様で規定された公差であることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記設計形状の仕様で規定された公差であることを特徴とする請求項3に記載の測定システム。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記測定対象物を用いて被転写材に転写されるパターンの転写特性の計算結果との相関から規定される公差であることを特徴とする請求項3に記載の測定システム。
 前記測定対象物を保持する測定ステージの領域が、前記測定対象物の保持面の外周辺縁より内側であることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
 前記測定ステージが、前記測定対象物を保持する3点以上の複数の保持部材を有することを特徴とする請求項7に記載の測定システム。
 測定対象物の設計形状を規定する第1形状因子を第1測定器が測定し、
 入力部が前記第1測定器の測定した前記第1形状因子の第1測定データを取得し、
 比較部が前記第1測定データを前記第1形状因子の公差と比較し、
 前記第1測定データが前記第1形状因子の公差の範囲内であれば、検証部が前記第1測定データから第1予測形状を構成して図形として成立するか検証し、
 前記第1予測形状が図形として成立すれば、計算部が前記第1予測形状から前記第1形状因子とは異なる第2形状因子の第1予測データを計算し、
 前記第1予測データが前記第2形状因子の公差の範囲内であれば、判定部が前記第1予測形状を測定形状とする
 ことを含むことを特徴とする測定方法。
 前記測定対象物から前記第2形状因子を第2測定器が測定し、
 前記入力部が前記第2測定器の測定した前記第2形状因子の第2測定データを取得し、
 前記第2測定データが前記第2形状因子の公差の範囲内であれば、前記検証部が前記第1及び第2測定データから第2予測形状を構成して図形として成立するか検証し、
 前記第2予測形状が図形として成立すれば、前記計算部が前記第2予測形状から前記第1及び第2形状因子とは異なる予測形状因子の第2予測データを計算し、
 前記第2予測データが前記予測形状因子の公差の範囲内であれば、前記判定部が前記第2予測形状を新たな測定形状とする
 ことを更に含むことを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記第1形状因子が、前記測定対象物の外周辺縁の寸法であることを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記第2形状因子が、前記測定対象物の頂点の角度及び前記外周辺縁で規定される面の平坦度のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記測定対象物が、インプリントモールド、露光マスク及び石英基板のいずれかであることを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記設計形状の仕様で規定された公差、又は前記測定対象物を用いて被転写材に転写されるパターンの転写特性の計算結果との相関から規定される公差であることを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記設計形状の仕様で規定された公差、又は前記測定対象物を用いて被転写材に転写されるパターンの転写特性の計算結果との相関から規定される公差であることを特徴とする請求項13に記載の測定方法。
 前記測定対象物が、インプリントモールド又は露光マスクであることを特徴とする請求項9に記載の測定方法。
 前記第1形状因子が、前記測定対象物の外周辺縁で規定される面の平坦度であることを特徴とする請求項16に記載の測定方法。
 前記第2形状因子が、前記測定対象物の頂点の角度及び前記外周辺縁の寸法のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項17に記載の測定方法。
 前記第1及び第2形状因子の公差が、前記測定対象物を用いて被転写材に転写されるパターンの転写特性の計算結果との相関から規定される公差であることを特徴とする請求項16に記載の測定方法。
 前記第1及び第2形状因子の測定は、前記測定対象物を保持する領域が前記測定対象物の保持面の外周辺縁より内側となる測定ステージを用いて行われることを特徴とする請求項10に記載の測定方法。
 前記測定対象物が、3点以上の複数の保持部材を有する前記測定ステージで保持されることを特徴とする請求項20に記載の測定方法。
 測定対象物の設計形状を規定する第1形状因子を測定器に測定させる命令と、
 前記測定器の測定した前記第1形状因子の第1測定データを入力部に取得させる命令と、
 前記第1形状因子の公差と比較して前記第1測定データが前記第1形状因子の公差の範囲内であれば、前記第1測定データから第1予測形状を構成して図形として成立するかを検証部に検証させる命令と、
 前記第1予測形状が図形として成立すれば、前記第1予測形状から前記第1形状因子とは異なる第2形状因子の第1予測データを計算部に計算させる命令と、
 前記第1予測データが前記第2形状因子の公差の範囲内であれば、判定部に前記第1予測形状を測定形状であると判定させる命令
 とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
Description:
測定システム、測定方法及びプ グラム

 本発明は、光学部品等の三次元形状の測 システム、測定方法及びプログラムに関す 。

マイクロ電気機械システム(MEMS)装置、半導 体装置等の製造では、フォトリソグラフィや インプリントリソグラフィ等のリソグラフィ 工程により、露光マスクやインプリントモー ルドのパターンが被処理基板に転写される。 転写パターンの微細化に伴い、露光マスクや インプリントモールドの形状が転写パターン の位置精度や寸法精度に影響を与えてしまう 。露光マスクやインプリントモールドの形状 を管理するため、形状測定が必要となる。

 例えば、透過型の露光マスクでは、従来 マスクパターンが形成される面の平坦度が も重要な項目であり、厳密な仕様が定めら ている。露光マスクの平坦度の測定に関し 、様々な試みがなされている(特開平4-133061 公報参照。)。平坦度以外の寸法等の形状に ついては、比較的重要度が低く、高精度の測 定は行われていない。また、複数の測定方法 で得られる形状測定値に対して、各形状測定 値間の整合性は考慮されていない。

 しかしながら、露光装置の光学系が進化 るに従い、使用される露光マスクに対して 外形形状、特に面同士の位置関係を厳密に 定することが要求される。例えば、極端紫 線(EUV)用の露光マスクで厳密な仕様が定め れるのは、マスクパターンが形成される表 の平坦度だけではない。

 EUV露光では反射光学系が用いられ、この 合の露光マスクは裏面をマスクステージ上 固定して保持される。したがって、露光マ クの表面と裏面の平行度が大きいと、露光 の意図した反射角が得られない。このよう 、露光マスクの表面と裏面間の平行度を厳 に規定する必要がある。更に、マスク基板 対するマスクパターンの位置を正確にする 要があることから、マスク基板の外形寸法 度も要求される。

 インプリントリソグラフィでは、インプ ントモールドを被転写膜に押し付けて表面 形成された微小な凹凸パターンが転写され 。転写パターンのひずみ補正を行う方法と て、インプリントモールドに対して外力を え、微小な変形を発生させることでこれを う方法が考案されている(特表2006-510223号公 及びジェイ・チョイ、他(J. Choi et al.)、エ ム・エヌ・イー・マイクロ・アンド・ナノ‐ エンジニアリング・カンファレンス(MNE Micro-  and Nano- Engineering Conference)、2004年、9月、 照。)。

 インプリントリソグラフィで上述したひ み補正を実現させるためには、インプリン モールドが、仕様に規定された理想的な直 体となるよう製造されていなければならな 。仕様に規定された外形形状でなければ、 ンプリントモールドを外力によって意図し 形状に変形させることは難しく、得られる 写結果は望ましいものとはなりえないから ある。

 通常の形状測定では、例えば、寸法、角 、平坦度等が、それぞれ異なる測定システ により個別に測定される。そのため、各測 値を当てはめて形状をシミュレーションす と、幾何学的に図形が成立せず、各測定値 に整合性がない場合がある。また、形状の 様が、側定システムの測定精度の限界に迫 場合、測定値の誤差の範囲が大きくなる。 の結果、形状のシミュレーションによる計 値は大きな幅を持つことになり、シミュレ ション結果の信頼性が低くなる。また、計 量の増大により、測定時間が増加し、イン リントモールドや露光マスクの生産性が低 する。

 本発明の目的は、形状を高精度で信頼性 く測定することが可能な測定システム、測 方法及びプログラムを提供することにある

 本発明の第1の態様によれば、測定対象物 の設計形状を規定する第1及び第2形状因子の 差を格納する外部記憶部と、測定対象物の 1形状因子の測定データを得る測定器と、第 1形状因子の測定データと外部記憶部から読 出した第1形状因子の公差とを比較する比較 と、測定データから予測形状を構成して図 として成立するか検証する検証部と、検証 が構成した予測形状から第2形状因子の予測 データを計算する計算部と、計算部が計算し た予測データを外部記憶部から読み出した第 2形状因子の公差と比較して測定形状を判定 る判定部とを備える測定システムが提供さ る。

 本発明の第2の態様によれば、測定対象物 の設計形状を規定する第1形状因子を第1測定 が測定し、入力部が第1測定器の測定した第 1形状因子の第1測定データを取得し、比較部 第1測定データを第1形状因子の公差と比較 、第1測定データが仕様の範囲内であれば、 証部が第1測定データから第1予測形状を構 して図形として成立するか検証し、第1予測 状が図形として成立すれば、計算部が第1予 測形状から第1形状因子とは異なる第2形状因 の第1予測データを計算し、第1予測データ 第2形状因子の公差の範囲内であれば、判定 が第1予測形状を測定形状とすることを含む 測定方法が提供される。

 本発明の第3の態様によれば、測定対象物 の設計形状を規定する第1形状因子を測定器 測定させる命令と、測定器の測定した第1形 因子の第1測定データを入力部に取得させる 命令と、第1形状因子の公差と比較して第1測 データが第1形状因子の公差の範囲内であれ ば、第1測定データから第1予測形状を構成し 図形として成立するかを検証部に検証させ 命令と、第1予測形状が図形として成立すれ ば、第1予測形状から第1形状因子とは異なる 2形状因子の第1予測データを計算部に計算 せる命令と、第1予測データが第2形状因子の 公差の範囲内であれば、判定部に第1予測形 を測定形状であると判定させる命令とをコ ピュータに実行させるためのプログラムが 供される。

図1は、本発明の実施の形態に係る測定 システムの一例を示す概略図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る測定 対象物の一例を示す斜視図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る測定 対象物を保持する測定ステージの一例を示す 平面概略図である。 図4は、図3に示した測定ステージのIV-IV 断面を示す概略図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る寸法 測定の一例を示す概略図(その1)である。 図6は、本発明の実施の形態に係る寸法 測定の一例を示す概略図(その2)である。 図7は、本発明の実施の形態に係る寸法 測定の一例を示す概略図(その3)である。 図8は、本発明の実施の形態に係る寸法 測定の一例を示す概略図(その4)である。 図9は、本発明の実施の形態に係る寸法 測定の一例を示す概略図(その5)である。 図10は、本発明の実施の形態に係る角 測定の一例を示す概略図(その1)である。 図11は、本発明の実施の形態に係る角 測定の一例を示す概略図(その2)である。 図12は、本発明の実施の形態に係る平 度測定の一例を示す概略図である。 図13は、本発明の実施の形態に係る平 度測定の他の例を示す概略図である。 図14Aは、本発明の実施の形態に係る 定方法の一例を示すフローチャート(その1) ある。 図14Bは、本発明の実施の形態に係る 定方法の一例を示すフローチャート(その2) ある。 図15は、本発明の実施の形態に係る測 ステージの他の例を示す平面図である。 図16は、図15に示した測定ステージのXV I-XVI断面を示す概略図である。 図17は、本発明の実施の形態に係る測 ステージの他の例を示す平面図である。 図18は、本発明の実施の形態に係る測 ステージの他の例を示す平面図である。 図19は、本発明の実施の形態に係る測 ステージの他の例を示す平面図である。 図20は、本発明の実施の形態に係る測 ステージの他の例を示す平面図である。

 以下図面を参照して、本発明の形態につ て説明する。以下の図面の記載において、 一または類似の部分には同一または類似の 号が付してある。但し、図面は模式的なも であり、厚みと平面寸法との関係、各層の みの比率等は現実のものとは異なることに 意すべきである。したがって、具体的な厚 や寸法は以下の説明を参酌して判断すべき のである。また図面相互間においても互い 寸法の関係や比率が異なる部分が含まれて ることは勿論である。

 本発明の実施の形態に係る測定システム 、図1に示すように、測定ステージ12、測定 14、14a、14b、位置制御ユニット16、測定処理 ユニット20、入力装置22、出力装置24、及び外 部記憶部26等を備える。また、測定処理ユニ ト20は、入力部30、比較部32、検証部34、計 部36、判定部38、出力部40、及び内部記憶部42 等を備える。測定ステージ12の表面に測定対 物10が保持される。位置制御ユニット16は、 測定ステージ12及び測定器14、14a、14bの位置 制御する。測定器14、14a、14b、位置制御ユニ ット16、入力装置22、出力装置24、及び外部記 憶部26は、測定処理ユニット20に接続される

 本発明の実施の形態に係る測定システム は、測定対象物10の形状が構成できる形状 子あるいは厳密な加工精度が要求される形 因子の一つを、「第1形状因子」とする。第1 形状因子を用いて構成される図形から計算さ れる形状因子を、「第2形状因子」とする。

 第1形状因子として、寸法、角度、平坦度 等が適用可能である。外形形状を精度よく測 定する場合は、辺の寸法を第1形状因子とす ことが望ましい。第1形状因子を寸法とした 合、第2形状因子としては、角度、平坦度、 平行度等が適用可能である。以下において、 寸法を第1形状因子、角度及び平坦度を第2形 因子として説明する。

測定処理ユニット20は、測定対象物10の設 形状を規定する第1形状因子の第1測定データ を取得する。第1測定データを第1形状因子の 差と比較して第1測定データが第1形状因子 公差の範囲内であれば、第1測定データで第1 予測形状を構成して図形として成立するか検 証する。第1予測形状が図形として成立すれ 、第1予測形状から第1形状因子とは異なる第 2形状因子の第1予測データを計算する。第1予 測データが仕様の範囲内であれば、判定部が 第1予測形状を測定形状とする。

 測定対象物10は、例えばインプリントモ ルドや露光マスク等の光学部品、あるいは れらの光学部品用の未加工基板である。図2 示すように、測定対象物10の形状は、直方 である。測定対象物10の外形形状を決定する ために、寸法や角度等を測定する必要がある 。また、インプリントモールドや露光マスク のパターンが形成される表面においては、平 坦度の測定も要求される。

 光インプリントリソグラフィの場合、測定 象物10として、例えば厚さが6mm~7mm程度の石 ガラス、耐熱ガラス、フッ化カルシウム(CaF 2 )、及びフッ化マグネシウム(MgF 2 )等の透明材料や、これら透明材料の積層構 が用いられる。熱インプリントリソグラフ の場合、基板10として、炭化シリコン(SiC)、S i、SiC/Si、酸化シリコン(SiO 2 )/Si、及び窒化シリコン(Si 3 N 4 )/Si等が用いられる。また、タンタル(Ta)、ア ミニウム(Al)、チタン(Ti)、及びタングステ (W)等の金属基板であってもよい。

 フォトリソグラフィの場合、測定対象物10 して、石英ガラス、CaF 2 、及びサファイア等が用いられる。また、EUV 露光においては、超低熱膨張ガラス等が用い られる。

 測定対象物10の表面は、辺TEa、TEb、TEc、TE dと、各辺が交わる頂点TAa、TAb、TAc、TAdの角 により規定される。裏面は、辺BEa、BEb、BEc BEdと、各辺が交わる頂点BAa、BAb、BAc、BAdの 度により規定される。また、4つの側面は、 面及び裏面の対向する辺と辺SEa、SEb、SEc、S Edとによって、それぞれ規定される。

 図3及び図4に示すように、測定対象物10は 、測定ステージ12表面上に載置される。測定 テージ12上で、複数の測定器14、14a、14bで測 定が実施される。表面だけでなく、側面や裏 面での測定が可能なように、測定ステージ12 表面領域は、保持する測定対象物10の裏面 外周辺縁より内側である。

 例えば、測定対象物10の保持されない外 領域の幅Leは、裏面のなかで最長の一辺の長 さLsを基準としたとき、長さLsの約1.5%以上、 20%以下とすることが望ましい。幅Leが長さLs の約1.5%以下では、裏面と裏面に交わる面と 角度測定に使用する領域を確保することが きなくなる。また、幅Leが長さLsの約20%以上 は、測定対象物10の保持による変形が増大 て測定誤差が無視できなくなる。

 測定器14、14a、14bは、測定対象物10の形状 因子を測定する。形状因子としては、辺、角 、頂点等の図形の構成要素、及び角度、真直 度、平坦度、平行度、位置度等の幾何学量等 が含まれる。測定器14、14a、14bとしては、寸 、角度、平坦度等を測定可能な光学式測定 が用いられる。また、寸法や平坦度等の測 に蝕針式測定器を用いてもよい。以下説明 簡単のため、測定器14、14a、14bをそれぞれ 寸法、角度および平坦度の測定器とする。

 位置制御ユニット16は、測定ステージ12及 び測定器14、14a、14bの位置を制御し、平面内 び高さの座標データを取得する。座標デー は、測定器14、14a、14bに伝達される。

 測定処理ユニット20の入力部30は、測定器 14、14a、14bから形状因子の測定データを取得 る。測定データは、例えば、測定対象物10 各辺の寸法、各頂点の角度、各面の平坦度 である。

比較部32は、外部記憶部26に格納された測 対象物10の形状の公差を取得して、形状因子 の公差と測定データを比較する。測定データ が公差の範囲内でなければ、再測定、不良判 定、あるいは測定器の点検等を指示する。例 えば、測定データの比較が1回目であれば、 測定とする。測定データの比較が2回目であ ば、測定器の点検を行う。測定器が正常で れば、該当する測定対象物を不良品と判定 る。形状の公差として、例えば設計形状の 様で規定された公差を用いることができる

 検証部34は、第1形状因子の測定データを いて、予測形状を構成する。構成した予測 状が、正常に成立するかを検証する。予測 状が正常でなければ、不良判定、あるいは 定器の点検を指示する。第1及び第2形状因 が取得された場合、第1及び第2形状因子の測 定データを用いて、上記と同様に図形の検証 を行う。

 計算部36は、予測形状から他の形状因子 計算する。例えば、第1形状因子の寸法測定 ータから、第2形状因子として各辺の真直度 及び各頂点での角度が計算される。また、第 2形状因子の角度測定データから、他の第2形 因子(予測形状因子)として頂点をなす各面 平坦度や平行度が計算される。また、第2形 因子の平坦度測定データから、予測形状因 として各測定対象面の平行度が計算される

 判定部38は、計算された他の形状因子が 状因子の公差の範囲内か判定する。他の形 因子が公差の範囲内でなければ、該当する 状因子が仕様の範囲外であることを示すフ グを設定する。設定したフラグに基いて製 としてのランク付けが可能となる。

 出力部40は、測定対象物の測定処理結果 出力装置24に出力する。内部記憶部42は、測 処理ユニット20における演算において、計 途中や解析途中のデータを一時的に保存す 。

 入力装置22は、キーボード、マウス等の 器を指す。入力装置22から入力操作が行われ ると対応するキー情報が測定処理ユニット20 伝達される。出力装置24は、モニタなどの 面を指し、液晶表示装置(LCD)、発光ダイオー ド(LED)パネル、エレクトロルミネセンス(EL)パ ネル等が使用可能である。出力装置24は、測 処理ユニット20により検証される形状や、 出された形状因子及び判定結果等を表示す 。外部記憶部26は、測定対象物10の設計形状 仕様等で規定される形状の公差を格納する また、外部記憶部26は、取得した測定デー と仕様との比較、形状の検証、形状因子の 出、及び形状因子の判定等を測定処理ユニ ト20に実行させるためのプログラムを保存し ている。

 測定対象物10の辺の寸法測定には、光学 のスタイラスを用いることができる。図5に すように、例えば測定対象物10の辺TEa両端 点PB、PEを指定する。辺TEaに関して点PBの反 側に点PCを指定する。点PB、PC間の幅はWsであ る。また、点PB、PE間の測定ステージ12の移動 ピッチPsを定める。

 図6に示すように、寸法測定器のスタイラ ス50は、レーザ光LBを測定対象物10の表面に照 射し反射光をディテクタ(図示省略)で検知す 。点PBから点PCの方向に向かって走査する際 、辺TEaを越えて測定対象物10から外れるとレ ザ光LBの反射を寸法測定器のディテクタで 知されなくなる。反射光が検知されなくな 境界をデータ点として、その位置座標デー を取得する。同様に、点PBから点PEまで移動 ッチPsで繰り返す。その結果、図7に示すよ に、辺TEaに移動ピッチPsで位置座標MPa、MPb MPc、・・・、MPd、MPeが得られる。

 図8に示すように、位置座標MPa、MPb、MPc、 ・・・、MPd、MPeからなる位置データMDaに対し て、最小二乗法等により直線を計算して辺TEa の測定データMTEaを求める。同様の測定を測 対象物10の表面の他の辺TEb、TEc、TEdの位置デ ータMDb、MDc、MDdについても行う。その結果、 図9に示すように、各辺の測定データMTEa、MTEb 、MTEc、MTEdが求まる。

 辺の寸法を第1形状因子とした場合、第2 状因子として、図8に示したように、位置デ タMDaのばらつきの範囲を真直度Sとして求め ることができる。位置データMDaの真直度Sに 、図1に示した辺TEa、SEa、BEa、SEdで規定され 側面(TEa、SEa、BEa、SEd)の凹凸の凸部だけが 映される。したがって、真直度は、平坦度 最小値の目安を与える。

 更に、他の第2形状因子として、各辺の測 定データMTEa、MTEb、MTEc、MTEdが交わる点を頂 MTAa、MTAb、MTAc、MTAdとして、頂点MTAa、MTAb、MT Ac、MTAdのそれぞれの角度θab、θbc、θcd、θda 計算により求めることができる。第2形状因 として算出された角度は、直線で近似され 辺の交点角度である。実際には、直方体に 工する処理により面が交わる角部は丸みを びる。したがって、第2形状因子として算出 された辺の交点角度は、面が交わる角度の最 小値の目安を与える。

 なお、寸法測定は、画像認識により外形 検出する電荷結合素子(CCD)カメラ等の測定 を用いてもよい。例えば、測定対象物10の表 面の画像をCCDカメラにて取得する。一回に辺 の全長を含む画像を取得できない場合、分割 して取得した後、コンピュータ上でつなぎ合 わせる。画像をコンピュータで解析し、コン トラスト、明るさ等の境界条件から辺となる 位置座標データを取得する。検出された辺は CCDカメラの分解能、及び境界条件から与えら れる点群の位置座標データなので、平均二乗 法等から各辺の寸法を算出することが可能で ある。

 測定対象物10の各頂点の角度測定には、 ーザオートコリメータを使用することがで る。例えば、頂点TAaにおける辺TEa、TEbのな 角度を求める場合について説明する。図10に 示すように、オートコリメータ52aは辺TEaを含 む側面を照射し、オートコリメータ52bは辺TEb を含む側面を照射する。この時、オートコリ メータ52a、52bのそれぞれから出射されるレー ザ光LBa、LBbは、所定の角度で交わる、例えば 直交するように配置される。レーザ光LBa、LBb それぞれの反射光LRa、LRbの反射角θa、θbを求 めることにより、頂点TAaの表面での角度θab 算出することができる。

 なお、測定対象物10の各頂点を形成する ての面に対応するよう、オートコリメータ 配置することが望ましい。例えば、頂点TAa 含む2側面での角度を求めるため、図11に示 ように、オートコリメータ52a、52bに加えて にオートコリメータ52cを、オートコリメー 52cのレーザ光LBcが、レーザ光LBa、LBbと直交 るように、配置する。例えば、測定対象物10 の頂点TAaにおける辺TEb、SEaのなす角度θcaは オートコリメータ52a、52cの反射光LRa、LRcの 射角θa、θcを用いて算出される。

 また、オートコリメータ52a、52b、52cの反 光LRa、LRb、LRcは照射面の平坦性あるいは平 性により、反射スポットの形状が変化する したがって、反射光LRa、LRb、LRcの反射スポ トを解析することにより、照射面の平坦度 平行度を算出することができる。

 測定対象物10の各面の平坦度は、光の干 を利用して計測することができる。平坦度 測定する干渉計は、図12に示すように、光源 54、照明レンズ56、反射板58、コリメータレン ズ60、対物レンズ62、及びディテクタ66を備え る。光源54の測定光LIは、照明レンズ56、コリ メータレンズ60及び対物レンズ62を通して測 ステージ12上の測定対象物10表面で反射され 。また、測定光LIの一部は、対物レンズ62に 形成された光学平面64で反射される。測定対 物10及び光学平面64からの反射光Ra、Rbは反 板58でディテクタ66に向けて反射される。デ テクタ66は、反射光Ra、Rbの干渉像を検出す 。検出した干渉像から照射面の平坦度を算 することができる。なお、斜入射照明系を えた干渉計を用いて干渉像を測定してもよ 。

 また、測定対象物10の各面の干渉像の輝 変化により測定対象物10の外縁を検出するこ とができる。輝度変化の位置の座標を測定す ることにより、各面の形状を取得することが できる。

 なお、高さ測定により、平坦度を算出す こともできる。例えば、図6に示したスタイ ラス50のレーザ光LBのフォーカス位置を測定 テージ12の表面をリファレンス面として測定 する。このようにして、図13に示すように、 定対象物10の表面の、リファレンス面に対 る高さの座標データMHを求めることができる 。座標データMHから最小二乗法等によりベス フィット平面MTpを求める。求めた平面MTpを 準として、高低差を平坦度Fとして算出する ことができる。また、平面MTPの傾きから平行 度を算出することができる。

 本発明の実施の形態によれば、第1形状因 子としての寸法測定データから角度及び平坦 度の予測データが算出される。寸法測定デー タには測定器14に起因する測定誤差が含まれ 。寸法測定データから構成された図形が成 する範囲、あるいは算出された角度及び平 度等に基いて、各辺の寸法の誤差を縮小す ことが可能である。また、寸法測定データ 共に第2形状因子としての角度測定データや 平坦度測定データを用いることにより、構成 された図形の成立する範囲を更に絞ることが できる。また、測定対象物10は、第1及び第2 状因子の測定において同一の測定ステージ12 で測定される。したがって、測定ステージに 起因する測定データのばらつきを抑制するこ とができる。その結果、形状を高精度で信頼 性よく測定形状を得ることが可能となる。

例えば、測定対象物10をインプリントモー ドあるいは露光マスクとする。測定された 定対象物10の測定形状を用いてリソグラフ シミュレーションを行う場合、測定形状の 差の範囲が縮小されているため、演算時間 短縮することが可能である。

 次に、本発明の実施の形態に係る測定方 を、図14A及び図14Bに示したフローチャート 用いて説明する。なお、測定対象物10の設 形状の仕様で規定された形状の公差が、図1 示した外部記憶部26に格納されている。測 器14、14a、14bで、それぞれ寸法測定、角度測 定及び平坦度測定が実施される。

 ステップS100で、測定処理ユニット20の入 部30により測定対象物10の設計形状の仕様が 外部記憶部26から取得される。

 ステップS102で、測定器(第1測定器)14によ 測定ステージ12上において測定対象物10の形 状を規定する各辺の寸法(第1形状因子)が測定 される。入力部30により測定器14の測定した 1形状因子の第1測定データが取得される。

 ステップS103で、比較部32により第1測定デ ータが第1形状因子の公差と比較される。

 第1測定データが設計形状の仕様の範囲内 でなければ、ステップS104で、第1測定データ 比較が1回目か判定される。1回目であれば 第1形状因子の再測定が行われる。2回目であ れば、ステップS105で、測定器14の点検が行わ れる。測定器14が正常であれば、該当する測 対象物が不良品と判定される。

 第1測定データが第1形状因子の公差の範 内であれば、ステップS106で、検証部34によ 第1測定データを用いて第1予測形状が構成さ れる。ステップS107で、第1予測形状が図形と て成立するか検証される。第1予測形状が図 形として成立しなければ、ステップS105で、 良判定、あるいは測定器の点検が指示され 。

 第1予測形状が図形として成立すれば、ス テップS108で、計算部36により第1予測形状か 各頂点での角度(第2形状因子)の第1予測デー が計算される。

 ステップS109で、判定部38により第1予測デ ータが設計形状の仕様の範囲内か判定される 。第1予測データが仕様の範囲内でなければ ステップS110で、該当する第2形状因子が仕様 範囲外であることを示すフラグが設定される 。

 ステップS111で、判定部38により算出可能 第2形状因子が全て計算されたか判定される 。例えば、計算されていない平坦度(第2形状 子)があり、ステップS108に戻る。

 ステップS112で、判定部38により測定可能 第2形状因子があるか判定される。測定可能 な第2形状因子がなければ、ステップS113で、 定部38により第1予測形状が測定形状とされ 。

 測定可能な第2形状因子として角度及び平 坦度がある場合、ステップS114で、測定器14a( 2測定器)により測定ステージ12上において測 定対象物10から各面が交わる角度(第2形状因 )が測定される。入力部30により測定器14aの 定した第2形状因子の第2測定データが取得さ れる。

 ステップS115で、比較部32により第2測定デ ータが第2形状因子の公差と比較される。

 第2測定データが設計形状の仕様の範囲内 でなければ、ステップS116で、第2測定データ 比較が1回目か判定される。1回目であれば 第2形状因子の再測定が行われる。2回目であ れば、ステップS117で、フラグが設定されて るか判定される。フラグがあれば、ステッ S118で不良品と判定される。フラグがなけれ 、ステップS119で測定器14aの点検が行われる 。

 第2測定データが仕様の範囲内であれば、 ステップS120で、検証部34により第1及び第2測 データを用いて第2予測形状が構成される。 ステップS121で、第2予測形状が図形として成 するか検証される。第2予測形状が図形とし て成立しなければ、ステップS118で、不良品 判定される。

 第2予測形状が図形として成立すれば、ス テップS122で、計算部36により第2予測形状か 各面の平坦度(予測形状因子)の第2予測デー が計算される。

 ステップS123で、判定部38により第2予測デ ータが設計形状の仕様の範囲内か判定される 。第2予測データが仕様の範囲内でなければ ステップS124で、予測形状因子が仕様範囲外 あることを示すフラグが設定される。

 ステップS125で、判定部38により算出可能 予測形状因子が全て計算されたか判定され 。計算されていない予測形状因子があれば ステップS122に戻る。

 ステップS126で、判定部38により測定可能 第2形状因子があるか判定される。例えば、 平坦度の測定が可能である場合、ステップS11 4に戻り、処理が続けられる。

 測定可能な第2形状因子がなければ、ステ ップS127で、判定部38により第2予測形状が新 な測定形状とされる。

 本発明の実施の形態に係る測定方法では 第1形状因子の第1測定データには測定器14に 起因する測定誤差が含まれる。第1測定デー から構成された図形が成立する範囲、ある は第1測定データを用いて算出された第2形状 因子の予測データに基いて、第1測定データ 誤差を縮小することが可能である。また、 1測定データと共に第2形状因子の第2測定デ タを用いることにより、第1及び第2測定デー タを用いて構成された図形の成立する範囲を 更に絞ることができる。また、測定対象物10 、第1及び第2形状因子の測定において同一 測定ステージ12で測定される。したがって、 測定ステージ12に起因する測定データのばら きを抑制することができる。その結果、形 を高精度で信頼性よく測定形状を得ること 可能となる。

 なお、上記の説明では形状の公差として 設計形状の仕様で規定された公差を用いて る。例えば、インプリントモールドや露光 スク等の寸法、角度、平坦度等の形状因子 対して、それぞれ単独であれば、設計形状 仕様を満足する加工精度を実現することは 能である。しかし、形状仕様が外形加工技 の精度の限界に近い場合、複数の形状因子 対して仕様を全て満足するように加工する とは困難である。このような場合、形状因 の公差として、レジスト膜等の被転写膜に 写されたパターンの転写特性と形状因子と 相関から規定される公差を用いてもよい。

 転写特性と形状因子との相関は、温度や 度等の使用環境に加えて、転写装置の制御 ラメータや被転写膜の材料パラメータ等を いてリソグラフィシミュレーションを実施 ることにより取得される。

 転写装置が露光装置の場合、制御パラメ タとして、照明の照度むら、開口数(NA)、焦 点深度(DOF)、倍率補正及び非点補正等の縮小 学系に関する制御機構、マスク保持機構、 スクステージの駆動機構、基板保持機構、 板ステージの駆動機構等が挙げられる。イ プリント装置の場合、制御パラメータとし 、モールド保持機構、モールド加圧機構、 ールドステージの駆動機構、基板保持機構 基板ステージの駆動機構、光インプリント おける紫外光の照度や照度分布、熱インプ ントにおける昇温又は冷却速度や熱分布等 挙げられる。被転写膜の材料パラメータと て、フォトレジスト等の感光性樹脂の感度 解像度、及び膜厚、転写樹脂の収縮率及び 性率等が挙げられる。

転写特性として、転写パターンの寸法誤差 、リニアリティ、及び位置ずれ(IPエラー)等 挙げられる。寸法誤差は、リソグラフィシ ュレーション等で算出された転写パターン 設計仕様からの差である。寸法誤差は、形 因子、転写装置の制御パラメータ、及び被 写膜の材料パラメータ等が関与する。リニ リティは、インプリントモールドや露光マ クのパターンの幅と対応する転写パターン 幅との関係の直線性を示す指標である。リ アリティは、主に形状因子及び転写装置の 御パラメータに起因する。IPエラーは、目的 の位置に、目的のパターンが転写されている か否かの指標である。IPエラーは、主に形状 子及び転写装置の制御パラメータに起因す 。

例えば、EUV露光では、反射光学系を採用し 、露光マスクはマスクステージ上に裏面を接 して保持される。露光マスクのパターンをレ ジスト等の被転写膜に転写する場合、露光マ スクの平坦度、平行度、及び厚さ等の形状因 子は、転写特性、特に転写パターンのIPエラ に相関性を有する。

転写パターンのIPエラーは、露光マスクの ターン面の厚さ方向における位置ずれ、及 パターン面の傾き等によって発生する。露 マスクの形状因子の中で平坦度及び厚さが パターン面の位置ずれの原因となり得る。 た、平坦度及び平行度が、パターン面の傾 の原因となり得る。このように、平坦度は 露光マスクのパターン面の厚さ方向におけ 位置ずれ、及びパターン面の傾きの両方に 係している。したがって、平坦度は、IPエ ーに対して強い相関性を有している。

 IPエラーは、縮小光学系のレンズやミラ 等を調整して倍率補正や非点補正等を行う とにより修正することが可能である。また 露光マスクの平行度及び厚さについては、 光マスクを高原に対して適正な位置にあわ るためのマスクステージの駆動機構により 整することが可能である。即ち、IPエラーと の相関性に関して、平行度及び厚さは調整の 自由度が高く、平坦度は自由度が低い。

 IPエラーの公差に対応するように、リソ ラフィシミュレーション等を用いて形状因 の公差を算出することができる。算出され 形状因子のうち、平行度及び厚さに関して 、公差の値が設計仕様に比べて緩和される このように、形状因子の公差として、レジ ト膜等の被転写膜に転写されたパターンの 写特性と形状因子との相関から規定される 差を用いて形状の不良判定を行うことは、 用性、生産性、或いはコスト等の工業的な 点から有効である。

 (その他の実施の形態)
 上記のように、本発明の実施の形態を記載 たが、この開示の一部をなす論述及び図面 この発明を限定するものであると理解すべ ではない。この開示から当業者にはさまざ な代替実施の形態、実施例及び運用技術が らかとなろう。

 本発明の実施の形態においては、測定ス ージ12上に測定対象物10が載置される。露光 装置のマスクステージに小さな接触面積で保 持される紫外線露光用のフォトマスク等のよ うな測定対象物10の場合に有効となる。外力 影響されていない測定対象物10の形状を得 ことができる。しかし、測定器14の測定精度 や、測定の再現性に影響されやすい。

 測定ステージ12に真空吸着や静電チャッ 等の吸着機構を設けて、測定対象物10を保持 してもよい。大面積を吸着固定するインプリ ントモールドやEUV露光用マスク等のような測 定対象物10の場合に有効となる。測定対象物1 0が、裏面を吸着面として平坦化される。し がって、吸着面を平坦面と仮定して形状因 を計算することが可能であり、計算が簡単 なり短時間で高精度の形状を得ることがで る。

 また、測定ステージ12が測定対象物10を保 持する領域は、矩形状の平面である。しかし 、測定対象物10を保持する測定ステージ12の 造は限定されない。例えば、図15及び図16に すように、測定対象物10の外周辺縁に沿っ 領域を保持する測定ステージ12aを用いても い。更に、測定対象物10の裏面を複数の保持 部材13a、13b、・・・、13nで保持する測定ステ ージ12bを用いてもよい。

 更に、図18に示すように、測定対象物10の 裏面を保持部材13a、13b、13cで保持する3点保 構造の測定ステージ12cを用いてもよい。ま 、図19に示すように、保持部材13d、13e、13f、 13gで保持する4点保持構造の測定ステージ12d 用いてもよい。更に、図20に示すように、測 定対象物10の外周辺縁に沿った領域を保持部 13a、13b、・・・、13kで保持する多点保持構 の測定ステージ12aを用いてもよい。このよ な点保持構造では、測定対象物10の裏面と 触する箇所が特定しやすい。したがって、 定にエラーが発生した場合、測定ステージ 影響を継承しやすい。なお、点保持構造の 合、保持箇所の特定のためにロードセル、 電容量センサ等の検出器を測定ステージの 持部材に設けることが望ましい。

 このように、本発明はここでは記載して ないさまざまな実施の形態等を含むことは 論である。したがって、本発明の技術的範 は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に わる発明特定事項によってのみ定められる のである。

 本発明は、光学部品等の三次元形状の測 システムに適用できる。