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KR20200140715A - 패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법, 및 패턴 측정 방법 - Google Patents

패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법, 및 패턴 측정 방법 Download PDF

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KR20200140715A
KR20200140715A KR1020200064370A KR20200064370A KR20200140715A KR 20200140715 A KR20200140715 A KR 20200140715A KR 1020200064370 A KR1020200064370 A KR 1020200064370A KR 20200064370 A KR20200064370 A KR 20200064370A KR 20200140715 A KR20200140715 A KR 20200140715A
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KR
South Korea
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unit
pattern
measurement
substrate
correction
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Abandoned
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KR1020200064370A
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English (en)
Inventor
마코토 후지와라
고우타로우 오노우에
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 패턴 형상을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다
실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 반송부와, 패턴 투영부와, 촬상부와, 측정부를 구비한다. 반송부는, 기판을 반송한다. 패턴 투영부는, 반송부의 상방에 배치되고, 반송부에 의해 반송되는 기판에 투영 패턴을 투영한다. 촬상부는, 반송부의 상방에 배치되고, 기판에 투영된 투영 패턴 또는 기판에 형성된 실제 패턴을 촬상한다. 측정부는, 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 투영 패턴 또는 실제 패턴의 형상을 측정한다.

Description

패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법, 및 패턴 측정 방법{PATTERN MEASURING DEVICE, INCLINATION CALCULATING METHOD IN PATTERN MEASURING DEVICE, AND PATTERN MEASURING METHOD}
본 개시는 패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법 및 패턴 측정 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 반송부에 의해 반송되는 기판을 반송부의 상방에 배치된 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상된 화상에 기초하여 기판에 형성된 패턴의 형상을 측정하는 패턴 측정 장치가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2015-72257호 공보
본 개시는 패턴 형상을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 패턴 측정 장치는, 반송부와, 패턴 투영부와, 촬상부와, 측정부를 구비한다. 반송부는, 기판을 반송한다. 패턴 투영부는, 반송부의 상방에 배치되고, 반송부에 의해 반송되는 기판에 투영 패턴을 투영한다. 촬상부는, 반송부의 상방에 배치되고, 기판에 투영된 투영 패턴 또는 기판에 형성된 실제 패턴을 촬상한다. 측정부는, 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 투영 패턴 또는 실제 패턴의 형상을 측정한다.
본 개시에 의하면, 패턴 형상을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 도시한 모식 설명도이다.
도 2는 실시형태에 따른 선폭 측정 장치의 구성을 도시한 모식 사시도이다.
도 3은 투영 패턴의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 측정 제어 장치의 블록도이다.
도 5는 산출부에 의한 상대 각도 산출 처리의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 실시형태에 따른 측정 영역 중 제1 도형의 주변을 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 제1 도형에 포커스가 맞지 않은 상태에서 촬상된 제1 도형의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 상대 각도 산출 처리의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 9는 실시형태에 따른 측정 처리의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 10은 실시형태에 따른 보정 처리의 순서의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 11은 실시형태에 따른 보정 처리의 순서의 다른 일례를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법 및 패턴 측정 방법의 실시형태를 상세히 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 개시되는 패턴 측정 장치, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법 및 패턴 측정 방법이 한정되는 것은 아니다.
<1. 기판 처리 시스템>
먼저, 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성을 도시한 모식 설명도이다.
도 1에 도시된 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 유리 기판 등의 피처리 기판(이하 「기판(G)」이라고 한다. 도 1에서는 도시하지 않음)에 대해, 예컨대 포토리소그래피 공정에 의해 패턴을 형성하는 처리를 행하는 유닛이다. 한편, 기판 처리 시스템(1)은, 포토리소그래피 공정 이외의 공정에 의해 패턴을 형성해도 좋다.
기판 처리 시스템(1)은, 레지스트 도포 장치(11)와, 감압 건조 장치(12)와, 프리베이크 장치(13)와, 냉각 장치(14)와, 노광 장치(15)와, 국소 노광 장치(16)와, 현상 장치(17)와, 선폭 측정 장치(18)를 구비한다. 이들 장치(11∼18)는, 예컨대 X축 정방향으로 장치(11∼18)의 순서로 일체적으로 접속된다. 한편, 각 장치(11∼18)의 배치는, 도시된 예에 한정되지 않는다. 예컨대, 각 장치(11∼18)는, 복수 열, 예컨대 X축으로 평행한 2열로 배치되어도 좋다.
전술한 각 장치(11∼18)는, 반송 기구에 의해 기판(G)을 X축 정방향으로 반송한다. 반송 기구는, 예컨대 롤러 컨베이어나, 벨트 컨베이어나, 체인 컨베이어 등의 반송 기구이다. 한편, 반송 기구는, 부상식의 반송 기구여도 좋다. 부상식의 반송 기구는, 예컨대 기판(G)의 단을 하방으로부터 지지하고, 기판(G)을 향해 하방으로부터 압축 공기를 분무하여 기판(G)을 수평으로 유지하면서, 기판(G)을 이동시킨다.
기판(G)은, 반송 기구에 의해 반송되면서, 각 장치(11∼18) 내를 통과하여 패턴이 형성된다. 이와 같이, 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 각 장치(11∼18)가 인라인화되어 포토리소그래피 공정이 행해진다. 또한, 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 소정의 시간마다, 혹은 소정의 간격으로 순차, 기판(G)이 반송 기구에 의해 흐르게 된다.
레지스트 도포 장치(11)는, 기판(G)에 감광성을 갖는 레지스트를 도포한다. 즉, 레지스트 도포 장치(11)는, 기판(G)에 레지스트막을 형성한다. 한편, 레지스트로서는, 포지티브형 레지스트 및 네거티브형 레지스트의 어느 쪽의 것이어도 적용 가능하다.
감압 건조 장치(12)는, 감압된 챔버 내에 기판(G)을 배치하고, 기판(G)에 형성된 레지스트막을 건조시킨다. 프리베이크 장치(13)는, 기판(G)을 가열 처리하여 레지스트막의 용제를 증발시키고, 기판(G)에 레지스트막을 정착시킨다. 냉각 장치(14)는, 프리베이크 장치(13)로 가열된 기판(G)을 소정 온도가 될 때까지 냉각시킨다.
노광 장치(15)는, 기판(G)에 형성된 레지스트막에 대해 마스크를 이용하여 소정의 패턴 형상으로 노광한다. 국소 노광 장치(16)는, 예컨대 기판(G)에 형성되는 패턴에 변동이 발생하는 것을 억제하기 위해서, 레지스트막에 대해 국소적으로 노광한다. 즉, 예컨대 만일, 기판(G)에 형성되는 패턴의 선폭이 원하는 선폭에 대해 상이한 경우, 국소 노광 장치(16)는, 패턴의 선폭이 원하는 선폭에 대해 상이한 부위를 국소적으로 노광하여, 패턴의 선폭을 보정한다.
현상 장치(17)는, 노광 장치(15) 및 국소 노광 장치(16)에 의해 노광된 후의 기판(G)을 현상액에 담가 현상 처리를 행하여, 기판(G)에 패턴을 형성한다. 선폭 측정 장치(18)는, 현상 장치(17)에서의 현상 처리에 의해 기판(G)에 형성된 패턴의 선폭을 측정한다.
한편, 상기에서는, 측정의 대상인 패턴을, 패턴의 선폭으로 하였으나, 이것은 예시이며 한정되는 것은 아니다. 즉, 패턴은, 패턴의 형상에 관한 것이면, 어떠한 것이어도 좋다. 구체적으로는, 측정의 대상인 패턴은, 예컨대, 패턴의 길이나 굵기 등의 치수, 곡률, 레이아웃, 나아가서는 패턴의 결손이나 변형 등, 패턴의 형상에 관한 것이면 된다.
<2. 선폭 측정 장치의 구성>
다음으로, 선폭 측정 장치(18)의 구성에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)의 구성을 도시한 모식 사시도이다. 한편, 이하에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 X축 방향에 대해 직교하는 Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다. 또한, X축, 및 Y축을 포함하는 방향을 수평 방향으로 한다.
선폭 측정 장치(18)는, 반송부(20)와, 촬상부(30)와, 이동부(40)와, 측정 제어 장치(50)를 구비한다.
반송부(20)는, 상기한 기판 처리 시스템(1)의 반송 기구의 일부이고, 예컨대 롤러 컨베이어이다. 반송부(20)는, 다수의 롤러(21)를 회전시킴으로써, 롤러(21) 상에 배치된 기판(G)을 수평 방향, 구체적으로는 X축의 정방향으로 반송한다. 한편, 도 2에 있어서는, 롤러(21)를 투시하여 도시하고 있다.
반송부(20)는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 선폭 측정 장치(18)의 전단에 배치된 현상 장치(17)로부터 반출된 기판(G)을 반송한다. 반송부(20)의 동작, 상세하게는 롤러(21)의 회전 동작은, 측정 제어 장치(50)에 의해 제어된다.
또한, 반송부(20)에 있어서, 기판(G)을 반송하는 반송면 부근에는, 도 2에 있어서 파선으로 나타내는 기판 위치 검출부(22)가 복수 개(예컨대 4개) 배치된다. 기판 위치 검출부(22)는, 상방에 기판(G)이 위치되는 경우에, 검출 신호를 측정 제어 장치(50)에 출력한다. 기판 위치 검출부(22)로서는, 예컨대 광학식의 재하(在荷) 센서가 이용된다.
기판 위치 검출부(22)는, 기판(G)이 소정의 위치에 배치된 경우에, 기판(G)의 하방에 위치하도록 배치된다. 소정의 위치는, 촬상부(30)에 의해 기판(G)의 패턴을 촬상 가능한 위치이다. 한편, 기판 위치 검출부(22)는, 3개 이하여도 좋고, 5개 이상이어도 좋다.
촬상부(30)는, 반송부(20)의 Z축 방향에 있어서의 상방에 배치되고, 반송부(20)에 배치된 기판(G)의 패턴을 상방으로부터 촬상한다. 촬상부(30)로서는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 이용할 수 있다. 촬상부(30)에 의해 촬상되어 얻어진 화상의 정보(이하, 「화상 정보」라고 칭함)는, 측정 제어 장치(50)에 입력된다. 촬상부(30)는, 측정 제어 장치(50)로부터 출력되는 신호에 기초하여 촬상을 개시하여, 촬상을 실행한다.
촬상부(30) 근방에는, 카메라 높이 측정부(31)가 설치된다. 카메라 높이 측정부(31)는, 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)에 있어서 패턴이 형성되는 패턴면(상면)(Ga)까지의 Z축 방향 높이를 측정한다. 카메라 높이 측정부(31)에 의한 측정 결과는, 측정 제어 장치(50)에 입력되고, 촬상부(30)의 높이를 조정하기 위해서 이용된다. 한편, 카메라 높이 측정부(31)로서는, 예컨대 레이저 변위계가 이용된다.
또한, 촬상부(30) 근방에는, 패턴 투영부(32)가 설치된다. 패턴 투영부(32)는, 촬상부(30)와 마찬가지로 반송부(20)의 상방에 배치되고, 반송부(20)에 의해 반송되는 기판(G)에 투영 패턴을 투영한다.
패턴 투영부(32)는, 예컨대, 촬상부(30)가 갖는 대물 렌즈의 광축과 동축 상에 광을 조사하는 동축 낙사(落射) 조명식의 조명부이다. 패턴 투영부(32)는, 투영 패턴이 묘화된 마스크 부재를 내장하고 있고, 마스크 부재는, 패턴 투영부(32)의 광노 상에 배치된다. 투영 패턴은, 촬상부(30)의 대물 렌즈를 통해 기판(G) 상에 투영된다. 이에 의해, 기판(G) 상에 투영된 투영 패턴이 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 중에 비친다.
여기서, 투영 패턴의 일례에 대해 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 투영 패턴의 일례를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 투영 패턴은, 서로 이격되어 배치된 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)을 포함한다. 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)은, 예컨대, 촬상부(30)의 촬상 영역(이하, 「측정 영역(R)」이라고 기재함)의 4변의 중앙부 부근에 각각 배치된다. 도 3의 예에서는, 측정 영역(R)의 X축 부방향측의 변의 중앙부에 근접시켜 제1 도형(P1)이 배치되고, 측정 영역(R)의 X축 정방향측의 변의 중앙부에 근접시켜 제2 도형(P2)이 배치된다. 또한, 측정 영역(R)의 Y축 정방향측의 변의 중앙부에 근접시켜 제3 도형(P3)이 배치되고, 측정 영역(R)의 Y축 부방향측의 변의 중앙부에 근접시켜 제4 도형(P4)이 배치된다.
제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)은, 예컨대, 미리 결정된 폭의 복수(여기서는, 3개)의 선(Line)이 미리 결정된 간격(Space)으로 늘어선 형상(이하, 「L/S 패턴」이라고 기재함)을 갖는다. L/S 패턴에 있어서의 복수의 선은, 근접하는 측정 영역(R)의 변을 따라 연장된다. 여기서는, 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)이 3개의 선을 갖는 경우의 예를 나타내었으나, 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)에 포함되는 선의 수는, 적어도 2개 이상이면 된다.
도 2로 되돌아가서, 선폭 측정 장치(18)의 구성에 대한 설명을 계속한다. 이동부(40)는, 촬상부(30)를 기판(G)의 패턴면(Ga)에 대해 수평 방향(X-Y축 방향)이나 수직 방향(Z 방향)으로 이동시킨다. 구체적으로는, 이동부(40)는, 가이드 레일부(41)와, 슬라이드부(42)와, 연결부(43)를 구비한다.
가이드 레일부(41)는, 반송부(20)의 Y축 방향에 있어서의 양단측에 각각 배치되고, X축 방향을 따라 연장된다. 슬라이드부(42)는, 각 가이드 레일부(41)에 미끄럼 이동 가능(슬라이드 가능)하게 접속된다. 즉, 슬라이드부(42)는, 가이드 레일부(41)를 따라 X축 방향으로 직선 운동한다.
연결부(43)는, 기판(G)의 상방에 가설되고, 슬라이드부(42)끼리를 연결한다. 연결부(43)에는, 촬상부(30), 카메라 높이 측정부(31) 및 패턴 투영부(32)가 부착판(44)을 통해 Y축 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 접속된다.
도시는 생략하지만, 이동부(40)는, 슬라이드부(42)를 가이드 레일부(41)에 대해 X축 방향으로 이동시키는 구동원과, 촬상부(30) 등을 연결부(43)에 대해 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키는 구동원을 구비한다. 전술한 구동원으로서는, 예컨대 전동 모터가 이용된다. 이에 의해, 예컨대 측정 제어 장치(50)가 이동부(40)의 구동원을 제어함으로써, 촬상부(30)를 기판(G)에 대해 X, Y, Z축 방향의 3방향으로 이동시킬 수 있다.
다음으로, 측정 제어 장치(50)에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 측정 제어 장치(50)의 블록도이다.
측정 제어 장치(50)는, 예컨대 컴퓨터이고, 측정부(51)와, 산출부(52)와, 보정부(53)와, 모드 전환부(54)와, 기억부(55)를 구비한다.
기억부(55)에는, 선폭 측정 장치(18)에서 실행되는 각종 처리를 측정 제어 장치(50)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램 등의 각종의 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 기억부(55)에는, 프로그램에서 사용하는 처리 조건 등의 각종 데이터가 저장되어 있다. 한편, 각종의 프로그램이나 각종 데이터는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예컨대, 하드 디스크, DVD 등의 광디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등)에 기억되어 있어도 좋다. 또한, 각종의 프로그램이나 각종 데이터는, 다른 장치에 기억되고, 예컨대 전용 회선을 통해 온라인으로 판독하여 이용되어도 좋다.
기억부(55)에는 또한, 기판(G)의 패턴 형상(이하 「기억 패턴 형상」이라고 함)과, 기판(G)에 있어서 측정하고 싶은 패턴의 위치 정보가 미리 기억되어 있다. 예컨대, 기판(G)은, 복수 개소에서 패턴 형상이 측정된다.
측정 제어 장치(50)는, 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 갖고, 기억부(55)에 기억된 제어 프로그램을 판독하며, 판독한 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 측정 제어 장치(50)는, 제어 프로그램이 동작함으로써, 측정부(51), 산출부(52), 보정부(53) 및 모드 전환부(54)로서 기능한다. 한편, 측정 제어 장치(50)는, 반송부(20), 기판 위치 검출부(22), 촬상부(30), 카메라 높이 측정부(31), 패턴 투영부(32) 및 이동부(40) 등과 각각 통신 가능하게 접속된다.
(측정부(51))
측정부(51)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 투영 패턴 또는 실제 패턴의 형상을 측정한다. 구체적으로는, 측정부(51)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 투영 패턴의 선폭을 측정한다. 마찬가지로, 측정부(51)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 실제 패턴에 기초하여, 실제 패턴의 선폭을 측정한다. 측정부(51)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
(산출부(52))
산출부(52)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대적인 기울기(이하, 「상대 각도)라고 기재함)를 산출한다. 도 5는 산출부(52)에 의한 상대 각도 산출 처리의 일례를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 산출부(52)는, 먼저, 제1 도형(P1)에 포커스가 맞는 촬상부(30)의 높이 위치[제1 포커스 위치(h1)]를 특정한다. 또한, 산출부(52)는, X축 방향을 따라 제1 도형(P1)과 늘어선 제2 도형(P2)에 포커스가 맞는 촬상부(30)의 높이 위치[제2 포커스 위치(h2)]를 특정한다.
구체적으로는, 산출부(52)는, 이동부(40)를 이용하여 촬상부(30)의 높이 위치를 변경하면서 촬상부(30)에 의한 촬상을 복수 회 행한다. 그리고, 산출부(52)는, 제1 도형(P1)의 에지 강도가 가장 높은 촬상부(30)의 높이 위치를 제1 포커스 위치(h1)로서 결정한다. 마찬가지로, 산출부(52)는, 제2 도형(P2)의 에지 강도가 가장 높은 촬상부(30)의 높이 위치를 제2 포커스 위치(h2)로서 결정한다. 한편, 촬상부(30)의 높이 위치는, 카메라 높이 측정부(31)에 의해 측정 가능하다.
그리고, 산출부(52)는, 제1 포커스 위치(h1) 및 제2 포커스 위치(h2)의 차와, 기지의 값인 제1 도형(P1) 및 제2 도형(P2) 사이의 거리(d)를 이용하여, 역삼각 함수에 의해, X축 방향에 있어서의 상대 각도(θ)를 산출한다.
한편, 산출부(52)는, Y축 방향을 따라 늘어선 제3 도형(P3) 및 제4 도형(P4)을 이용하여, 동일한 순서에 의해, Y축 방향에 있어서의 상대 각도를 산출할 수 있다.
이와 같이, 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에서는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도를 산출하는 것으로 하였다.
종래, 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도를 조정하기 위해서, 작업자가 선폭 측정 장치(18)의 상부에 올라가 수준기를 설치하는 작업이 행해지고 있었다. 그러나, 이러한 작업은, 난이도가 높고, 작업성도 좋다고는 할 수 없다. 또한, 작업자가 선폭 측정 장치(18)에 올라가면, 선폭 측정 장치(18)가 작업자의 체중에 의해 휘어지고, 이 휘어짐에 의해 조정의 정밀도가 저하될 우려가 있다.
이에 대해, 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에 의하면, 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도를 산출부(52)에 의해 자동적으로 산출하는 것으로 하고 있기 때문에, 종래와 같이, 작업자가 선폭 측정 장치(18)의 상부에 올라가 작업할 필요가 없다. 따라서, 종래와 비교하여, 상대 각도의 조정을 간소화할 수 있다. 또한, 선폭 측정 장치(18)의 휘어짐도 발생하지 않기 때문에, 조정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 조정의 정밀도가 향상됨으로써, 측정부(51)에 의한 실제 패턴의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 작업자는, 예컨대, 복수의 측정 개소 모두에 있어서 상대 각도가 규정값에 들어가도록, 산출부(52)에 의한 상대 각도의 산출 결과를 확인하면서, 촬상부(30)의 각도를 수동으로 조정한다. 또한, 이것에 한하지 않고, 선폭 측정 장치(18)는, 촬상부(30)의 각도(수평도)를 조정하는 조정 기구를 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 선폭 측정 장치(18)는, 산출부(52)에 의한 산출 결과에 기초하여 조정 기구를 제어하여 촬상부(30)의 각도를 조정함으로써, 작업자에 의한 작업을 불필요하게 할 수 있다.
또한, 실시형태에 따른 산출부(52)에 의하면, 기판(G) 상에 투영된 투영 패턴에 기초하여 상대 각도를 산출하는 것으로 했기 때문에, 상대 각도의 조정 시에, 실제 패턴이 형성된 기판(G)을 준비할 필요가 없다. 이 점에 있어서도 조정 작업을 간소화할 수 있다.
한편, 전술한 산출부(52)에 의한 상대 각도의 산출 및 산출 결과를 이용한 촬상부(30)의 각도 조정 작업은, 예컨대, 기판 처리 시스템(1)의 기동 시에 실시된다.
(보정부(53))
보정부(53)는, 기판 처리 시스템(1)의 기동 후, 제품 기판인 기판(G)의 선폭 측정을 행할 때에, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 측정부(51)에 의한 실제 패턴의 형상의 측정 결과를 보정한다.
여기서, 보정부(53)에 의한 보정 처리의 내용에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 실시형태에 따른 측정 영역(R) 중 제1 도형(P1)의 주변을 확대하여 도시한 도면이다. 또한, 도 7은 제1 도형(P1)에 포커스가 맞지 않은 상태에서 촬상된 제1 도형(P1)의 일례를 도시한 도면이다.
먼저, 보정 처리의 설명에 앞서, 측정부(51)에 의한 선폭 측정 처리의 내용에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 측정 영역(R)에는, 기판(G)의 패턴면(Ga)에 형성된 실제 패턴(Px)과, 패턴면(Ga)에 투영된 투영 패턴[여기서는, 제1 도형(P1)]이 비쳐 있다. 측정부(51)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상에 기초하여, L/S 패턴인 실제 패턴(Px)의 선폭(A)을 측정한다.
구체적으로는, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px) 근방에는, 실제 패턴(Px)에 대해 안표(眼標)가 될 수 있는 것과 같은 형상의 안표 패턴(도시하지 않음)이 존재한다. 기억부(55)는, 이 안표 패턴의 형상을 미리 기억하고 있다. 안표 패턴의 형상은, 선폭 측정 처리에 있어서, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상에, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)이 포함되어 있는지의 여부를 판정할 때에 이용되는데, 이것에 대해서는 후술한다.
한편, 안표 패턴의 형상은, 측정하는 실제 패턴(Px)의 위치(「측정점」이라고도 함)마다 설정되어 기억부(55)에 기억된다. 단, 예컨대, 2 이상의 측정점에 있어서, 안표 패턴이 동일한 형상인 경우에는, 2 이상의 측정점에서 안표 패턴을 공용하도록 해도 좋다.
또한, 상기한 위치 정보는, 예컨대, 촬상된 화상에 있어서, 안표 패턴의 형상과 일치한 실제 패턴에 대한 측정점의 상대 위치를 나타내는 화소 좌표 정보이다. 상세하게는, 안표 패턴 형상에는, 원점이 설정되어 있고, 화소 좌표 정보에는, 원점에 대한 측정점의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)의 정보가 포함되어 있다.
구체적으로는, 시점 위치(XY1)로서는, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)의 한쪽[도 6에 있어서 상측의 실제 패턴(Px)]의 하단 위치가 설정되고, 종점 위치(XY2)로서는, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)의 다른쪽[도 6에 있어서 하측의 실제 패턴(Px)]의 상단 위치가 설정된다. 그리고, 상기한 시점 위치(XY1)와 종점 위치(XY2) 사이의 거리가, 「선폭(A)」으로서 측정된다. 이 선폭(A)의 측정에 대해서는, 이후에 설명한다. 한편, 상기한 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)의 정보는, 촬상된 화상의 화소에 있어서의 X, Y 좌표에 의해 표시된다.
한편, 측정 제어 장치(50)는, 선폭 측정 처리에서 측정한 패턴의 선폭을 나타내는 데이터를 피드백한다. 국소 노광 장치(16)에서는, 측정된 패턴의 선폭과 원하는 선폭을 비교하고, 어긋나 있는 경우에는, 그 어긋남량을 산출하고, 산출한 어긋남량에 기초하여 노광의 조도나 기판(G)에 있어서 국소 노광하는 위치 등을 수정한다. 이에 의해, 수정 후에 국소 노광 장치(16)에 반송된 기판(G)에 대해, 수정된 조도나 기판(G)의 위치에 국소 노광할 수 있고, 따라서 기판(G)의 패턴의 선폭을 원하는 선폭으로 보정할 수 있다.
측정부(51)는, 동일한 순서로, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴의 선폭(B, C)을 측정한다. 선폭(B)은, 투영 패턴[여기서는, 제1 도형(P1)]에 포함되는 선(L)의 폭이다. 또한, 선폭(C)은, 인접하는 2개의 선(L) 사이의 간극(S)의 폭이다.
전술한 바와 같이, 투영 패턴에 있어서의 선폭(B, C)의 실제의 치수는, 기지이다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 화상에 비친 제1 도형(P1)이 흐려져 있는 경우, 측정부(51)에 의해 측정되는 선폭(B, C)은, 실제의 치수로부터 어긋날 우려가 있다. 구체적으로는, 제1 도형(P1)이 흐려져 있는 경우, 선(L)의 보다 내측에서 선(L)의 에지가 검출되게 되기 때문에, 선폭(B)은 작아지고 선폭(C)은 커지는 경향이 있다.
투영 패턴이 흐려져 있는 경우, 실제 패턴(Px)도 마찬가지로 흐려져 있게 된다. 그래서, 보정부(53)는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 투영 패턴에 있어서의 선폭(B, C)의 비율(측정 비율)과, 선폭(B, C)의 실제 치수 상의 비율(저스트 포커스 비율)에 기초하여, 실제 패턴(Px)의 측정 결과를 보정한다. 여기서는, 선폭(B)을 1로 했을 때의 선폭(C)의 값을 측정 비율 및 저스트 포커스 비율로 한다.
예컨대, 선폭(B, C)의 저스트 포커스 비율이 1[즉, 선폭(B):선폭(C)=1:1]인 데 대해, 측정 비율이 1.3[즉, 선폭(B):선폭(C)=1:1.3]이었다고 하자. 이 경우, 보정부(53)는, 측정 비율을 저스트 포커스 비율로 나눈 값 1.3을 실제 패턴(Px)의 측정 결과의 보정 비율로서 산출한다. 그리고, 보정부(53)는, 실제 패턴(Px)의 측정 결과인 선폭(A)을 보정 비율 1.3으로 나눈 값을 보정 후의 측정 결과로서 산출한다.
이에 의해, 만일, 실제 패턴(Px)을 저스트 포커스로 촬상할 수 없었던 경우라도, 투영 패턴에 있어서의 선폭(B, C)의 비율에 기초하여 측정 결과를 보정함으로써, 저스트 포커스 시의 측정 결과를 추정할 수 있다. 따라서, 실제 패턴(Px)의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 보정에 의해 저스트 포커스 시의 측정 결과를 추정할 수 있기 때문에, 측정 자체를 비교적 러프한 포커스 상태로 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 포커스 맞춤에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 환언하면, 동일한 시간으로 보다 많은 측정을 행할 수 있다.
(모드 전환부(54))
모드 전환부(54)는, 보정부(53)에 의한 보정을 행하는 보정 있음 모드와, 보정부(53)에 의한 보정을 행하지 않는 보정 없음 모드를 전환한다. 예컨대, 모드 전환부(54)는, 측정 제어 장치(50)가 구비하는 도시하지 않은 입력부(예컨대, 키보드)에의 입력 조작에 따라, 보정 있음 모드와 보정 없음 모드를 전환할 수 있다. 모드 전환부(54)는, 현재의 모드를 기억부(55)에 기억한다.
보정 있음 모드는, 조건부 보정 모드와, 전체 보정 모드를 포함한다. 전체 보정 모드는, 하나의 기판(G)에 있어서의 모든 측정 결과에 대해 보정부(53)에 의한 보정을 행하는 모드이다. 한편, 조건부 보정 모드는, 하나의 기판(G)에 있어서의 복수의 측정 결과 중, 미리 결정된 조건을 만족시킨 측정 결과에 대해서만, 보정부(53)에 의한 보정을 행하는 모드이다. 모드 전환부(54)는, 조건부 보정 모드와 전체 보정 모드의 전환도 행한다.
조건부 보정 모드에 있어서의 미리 결정된 조건은, 예컨대, 「측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남」이다. 즉, 보정부(53)는, 조건부 보정 모드에 있어서, 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남(예컨대, 측정 비율/저스트 포커스 비율)이 임계값 범위 내인지의 여부를 판정하고, 임계값 범위 내가 아니라고 판정한 경우에, 측정 결과의 보정을 행해도 좋다. 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남이 임계값 범위 내가 아닌 경우, 실제 패턴(Px)이 흐려져 있을 가능성이 높다. 이러한 경우에 보정부(53)에 의한 보정 처리를 행함으로써, 실제 패턴(Px)의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 조건부 보정 모드에 있어서의 미리 결정된 조건은, 예컨대, 「리트라이 횟수」여도 좋다. 리트라이 횟수란, 원하는 에지 강도가 얻어질 때까지 반복되는 촬상 횟수를 말한다. 즉, 보정부(53)는, 조건부 보정 모드에 있어서, 리트라이 횟수가 미리 결정된 횟수 이상이 된 경우에, 그 측정 결과에 대해 보정을 행해도 좋다. 리트라이 횟수가 미리 결정된 횟수 이상이 된 경우, 원하는 에지 강도가 얻어지고 있지 않은 화상, 즉, 실제 패턴(Px)에 정확하게 포커스가 맞지 않은 화상을 이용하여 선폭 측정이 행해지게 된다. 이러한 경우에 보정부(53)에 의한 보정 처리를 행함으로써, 실제 패턴(Px)의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
<3. 상대 각도 산출 처리>
다음으로, 선폭 측정 장치의 구체적 동작에 대해 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 먼저, 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도를 산출하는 상대 각도 산출 처리에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 상대 각도 산출 처리의 순서를 도시한 흐름도이다. 한편, 도 8 내지 도 11에 도시된 각 처리는, 측정 제어 장치(50)의 제어에 따라 실행된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 측정부(51)는, 반송부(20)의 동작을 제어하여, 기판(G)을 반송한다(단계 S101). 전술한 바와 같이, 실시형태에 따른 상대 각도 산출 처리에서는, 투영 패턴을 이용하여 상대 각도를 산출하기 때문에, 반드시 실제 패턴(Px)이 형성된 기판(G)을 준비하는 것을 요하지 않는다. 여기서는, 실제 패턴(Px)이 형성되어 있지 않은 기판(G)이 반송되는 것으로 하지만, 실제 패턴(Px)이 형성된 기판(G)이 반송되어도 좋다.
측정부(51)는, 기판 위치 검출부(22)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S102).
계속해서, 측정부(51)는, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있지 않다고 판정한 경우에는(단계 S102, No), 그대로 처리를 종료한다. 한편, 측정부(51)는, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있다고 판정한 경우에는(단계 S102, Yes), 반송부(20)의 동작을 멈춰 기판(G)을 정지시킨다(단계 S103).
계속해서, 측정부(51)는, 기판(G)에 있어서의 패턴의 측정점의 위치, 상세하게는, 이번에 측정하는 측정점을 결정한다(단계 S104).
계속해서, 측정부(51)는, 결정한 측정점의 상방으로 촬상부(30)가 이동하도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다(단계 S105). 구체적으로는, 측정부(51)는, 촬상부(30)를 수평 방향으로 이동시켜, 촬상부(30)를 측정점의 상방으로 이동시킨다.
계속해서, 측정부(51)는, 측정 영역(R)에 투영되어 있는 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4) 중 하나에 포커스를 맞춘다(단계 S106). 예컨대, 측정부(51)는, 제1 도형(P1)에 포커스가 맞도록 촬상부(30)의 Z축 방향에 있어서의 높이를 조정한다. 그리고, 측정부(51)는, 단계 S106에 있어서의 촬상부(30)의 높이 위치(포커스 위치)를 카메라 높이 측정부(31)로부터 취득하고(단계 S107), 기억부(55)에 기억한다.
계속해서, 측정부(51)는, 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4) 모두에 대해 포커스 위치를 취득했는지의 여부를 판정한다(단계 S108). 이 처리에 있어서, 포커스 위치를 아직 취득하지 못한 도형이 있는 경우에는(단계 S108, No), 처리를 단계 S106으로 이행하고, 포커스 위치를 아직 취득하지 못한 도형에 대해 단계 S106 이후의 처리를 행한다.
한편, 단계 S108에 있어서, 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4) 모두에 대해 포커스 위치를 취득했다고 판정한 경우(단계 S108, Yes), 산출부(52)는, 포커스 위치의 차에 기초하여 상대 각도를 산출한다(단계 S109). 예컨대, 산출부(52)는, 제1 도형(P1)의 포커스 위치와 제2 도형(P2)의 포커스 위치의 차에 기초하여 X축 방향에 있어서의 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도(θ)(도 5 참조)를 산출한다. 또한, 산출부(52)는, 제3 도형(P3)의 포커스 위치와 제4 도형(P4)의 포커스 위치의 차에 기초하여 Y축 방향에 있어서의 반송부(20)와 촬상부(30)의 상대 각도를 산출한다.
계속해서, 산출부(52)는, 모든 측정점에 있어서 상대 각도를 산출했는지의 여부를 판정한다(단계 S110). 이 처리에 있어서, 상대 각도를 아직 산출하지 못한 측정점이 있는 경우(단계 S110, No), 산출부(52)는, 처리를 단계 S104로 되돌리고, 상대 각도를 아직 산출하지 못한 측정점에 대해 단계 S104 이후의 처리를 반복한다.
단계 S110에 있어서, 모든 측정점에 있어서 상대 각도를 산출했다고 판정한 경우(단계 S110, Yes), 산출부(52)는, 상대 각도 산출 처리를 종료한다.
<4. 측정 처리>
다음으로, 측정부(51)에 의한 측정 처리에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 실시형태에 따른 측정 처리의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 측정부(51)는, 반송부(20)의 동작을 제어하여, 현상 처리된 기판(G)을 반송한다(단계 S201). 계속해서, 측정부(51)는, 기판 위치 검출부(22)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S202).
계속해서, 측정부(51)는, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있지 않다고 판정한 경우에는(단계 S202, No), 그대로 처리를 종료한다. 한편, 측정부(51)는, 기판(G)이 소정의 위치에 배치되어 있다고 판정한 경우에는(단계 S202, Yes), 반송부(20)의 동작을 멈춰 기판(G)을 정지시킨다(단계 S203).
계속해서, 측정부(51)는, 기판(G)에 있어서의 패턴의 측정점의 위치, 상세하게는, 이번에 측정하는 측정점을 결정한다(단계 S204).
계속해서, 측정부(51)는, 결정한 측정점의 상방으로 촬상부(30)가 이동하도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다(단계 S205). 구체적으로는, 측정부(51)는, 촬상부(30)를 수평 방향으로 이동시켜, 촬상부(30)를 측정점의 상방으로 이동시킨다.
계속해서, 측정부(51)는, 촬상부(30)의 Z축 방향에 있어서의 높이를 조정한다(단계 S206). 상세하게는, 측정부(51)는, 카메라 높이 측정부(31)의 측정 결과에 기초하여, 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)의 패턴면(Ga)까지의 거리가, 촬상부(30)의 워크 디스턴스가 되도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다.
보다 상세하게는, 측정부(51)는, 카메라 높이 측정부(31)를 이용하여, 촬상부(30)로부터 기판(G)까지의 Z축 방향 높이를 복수 회 측정하고, 얻어진 측정 결과에 기초하여, 진동하고 있는 기판(G)의 진폭을 산출한다. 그리고, 측정부(51)는, 산출한 진폭의 중앙값에 따라 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)의 패턴면(Ga)까지의 거리가 촬상부(30)의 워크 디스턴스가 되도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다.
이에 의해, 기판(G)이 진동하고 있는 경우라도, 후술하는 처리에 있어서, 포커스가 맞는 화상을 촬상하기 쉽게 할 수 있다. 한편, 상기에서는, 진폭의 중앙값을 이용하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 산술 평균이나 최빈값 등이어도 좋다.
계속해서, 측정부(51)는, 촬상부(30)에 의한 패턴의 촬상 횟수가 규정 횟수 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S207). 규정 횟수는, 예컨대 2 이상의 정수로 설정된다.
단계 S207에 있어서, 촬상 횟수가 규정 횟수 미만이라고 판정한 경우(단계 S207, No), 측정부(51)는, 촬상부(30)에 의한 촬상을 행한다(단계 S208).
계속해서, 측정부(51)는, 패턴 서치 처리를 행한다(단계 S209). 패턴 서치 처리에서는, 예컨대, 화상 정보에 포함되는 패턴 형상(이하 「화상 패턴 형상」이라고 함)과, 기억부(55)에 기억된 안표 패턴의 상관값이 산출된다. 상관값은, 화상 패턴 형상과 안표 패턴의 유사성을 나타내는 값이다.
계속해서, 측정부(51)는, 산출한 상관값이 소정의 상관값 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S210). 측정부(51)는, 상관값이 소정의 상관값 미만인 경우에는, 화상 정보가, 안표 패턴과 일치하는 패턴을 포함하고 있지 않고, 결과로서 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)도 포함하고 있지 않다고 판정한다. 또한, 측정부(51)는, 상관값이 소정의 상관값 이상인 경우에는, 화상 정보가, 안표 패턴과 일치하는 패턴을 포함하고 있고, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)을 포함하고 있다고 판정한다.
즉, 패턴 서치 처리는, 촬상부(30)의 위치가 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)(측정점)에 대해 위치가 어긋나 있지 않은지의 여부를 판정하는 처리이다. 따라서, 측정부(51)는, 상관값이 소정의 상관값 미만인 경우에는(단계 S210, No), 촬상부(30)가 측정점과는 상이한 위치에 있다고 판정하고, 촬상부(30)의 위치를 조정한다(단계 S211).
측정부(51)는, 예컨대 촬상부(30)를 수평 방향으로 이동시킨다. 한편, 측정부(51)는, 촬상부(30)의 렌즈의 배율을 낮춰, 카메라 시야를 확대하고, 확대한 카메라 시야로부터의 화상 정보에 기초하여, 촬상부(30)를 측정점까지 이동시켜도 좋다. 측정부(51)는, 촬상부(30)의 위치를 조정한 후에, 다시 촬상 처리를 실행한다(단계 S208).
이와 같이, 상관값이 소정의 상관값 미만인 경우, 촬상부(30)에 기판(G)의 패턴의 촬상을 재차 실행시키도록 했기 때문에, 측정부(51)는, 측정하고 싶은 실제 패턴(Px)의 선폭(A) 이외의 선폭을 잘못해서 측정해 버리는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상관값이 소정의 상관값 이상인 경우(단계 S210, Yes), 측정부(51)는, 화상 정보에 기초하여 실제 패턴(Px)의 에지 강도를 산출하고, 산출한 에지 강도가 미리 결정된 에지 강도 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S212). 에지 강도란, 촬상된 패턴에 있어서의 경계선(윤곽)의 농담의 변화 정도를 의미하고, 에지 강도가 높아짐에 따라 농담이 분명한, 즉, 포커스가 맞는 것을 의미한다.
측정부(51)는, 에지 강도가 미리 결정된 에지 강도 미만인 경우에는(단계 S212, No), 촬상부(30)로 촬상된 화상의 포커스가 맞지 않기 때문에, 단계 S207로 되돌아간다. 그리고, 촬상 횟수가 아직 규정 횟수 미만이면, 바꿔 말하면, 촬상 횟수가 규정 횟수에 도달하고 있지 않은 경우에는, 측정부(51)는, 단계 S208에서 기판(G)의 촬상을 재차 실행하고, 단계 S209 이후의 처리를 다시 실행한다.
측정부(51)는, 에지 강도가 미리 결정된 에지 강도 이상인 경우(단계 S212, Yes), 촬상된 화상의 포커스가 맞기 때문에, 촬상된 화상을 이용하여 측정점의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다(단계 S213). 그리고, 측정부(51)는, 단계 S213에서 산출된 시점 위치(XY1)와 종점 위치(XY2) 사이의 거리를, 측정점에 있어서의 실제 패턴(Px)의 선폭(A)으로서 측정한다(단계 S214).
한편, 측정부(51)는, 단계 S207에 있어서 촬상 횟수가 규정 횟수 이상이 된 경우에도(단계 S207, Yes), 처리를 단계 S213으로 이행하고, 측정점의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다. 이때, 측정부(51)는, 예컨대, 규정의 에지 강도를 하회하지만, 복수 회 행한 촬상 중에서는 에지 강도가 가장 높았던 화상을 이용하여 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다.
계속해서, 보정부(53)는, 측정부(51)의 측정 결과를 보정하는 보정 처리를 행한다(단계 S215). 보정 처리의 내용에 대해서는, 후술한다.
계속해서, 측정부(51)는, 복수의 측정점의 측정이 종료되었는지의 여부를 판정한다(단계 S216). 측정부(51)는, 복수의 측정점의 측정이 종료되어 있지 않다고 판정한 경우에는(단계 S216, No), 단계 S204로 되돌아가서, 다른 측정점의 위치를 결정하고, 상기한 단계 S205∼S214의 선폭 측정을 행한다. 한편, 측정부(51)는, 복수의 측정점의 측정이 종료된 경우에는(단계 S216, Yes), 이번의 처리를 종료한다. 즉, 1장의 기판(G)에 대한 선폭 측정 처리를 종료한다.
<5. 보정 처리>
다음으로, 보정부(53)에 의한 보정 처리에 대해 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 도 10은 실시형태에 따른 보정 처리의 순서의 일례를 도시한 흐름도이다. 또한, 도 11은 실시형태에 따른 보정 처리의 순서의 다른 일례를 도시한 흐름도이다. 한편, 도 11에 도시된 단계 S401, S402, S404, S405의 처리는, 도 10에 도시된 단계 S301, S302, S304, S305의 처리와 동일하다.
도 10에 도시된 바와 같이, 보정부(53)는, 현재의 모드가 보정 있음 모드인지의 여부를 판정하고(단계 S301), 현재의 모드가 보정 있음 모드가 아닌 경우(단계 S301, No), 측정 결과의 보정을 행하지 않고 처리를 그대로 종료한다.
단계 S301에 있어서, 현재의 모드가 보정 있음 모드인 경우(단계 S301, Yes), 보정부(53)는, 전체 보정 모드인지의 여부를 판정한다(단계 S302).
단계 S302에 있어서, 전체 보정 모드라고 판정한 경우(단계 S302, Yes), 보정부(53)는, 선폭(B, C)의 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남에 기초하여 측정 결과의 보정 비율을 산출한다(단계 S304). 그리고, 보정부(53)는, 산출한 보정 비율을 이용하여 실제 패턴(Px)의 측정 결과를 보정한다(단계 S305). 즉, 보정부(53)는, 실제 패턴(Px)의 측정 결과인 선폭(A)을 보정 비율로 나눈 값을 보정 후의 측정 결과로서 산출한다.
단계 S302에 있어서, 전체 보정 모드가 아닌 경우(단계 S302, No), 즉, 조건부 보정 모드인 경우, 보정부(53)는, 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남이 임계값 범위 내인지의 여부를 판정한다(단계 S303).
단계 S303에 있어서, 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남이 임계값 범위 내라고 판정한 경우(단계 S303, Yes), 보정부(53)는, 측정 결과의 보정을 행하지 않고 처리를 그대로 종료한다.
한편, 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남이 임계값 범위 내가 아니라고 판정한 경우(단계 S303, No), 보정부(53)는, 보정 비율을 산출하고(단계 S304), 산출한 보정 비율을 이용하여 측정 결과를 보정한다(단계 S305).
한편, 조건부 보정 모드에 있어서의 미리 결정된 조건은, 「리트라이 횟수」여도 좋다. 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 현재의 모드가 보정 있음 모드이고(단계 S401, Yes), 또한, 전체 보정 모드가 아닌 경우(단계 S402, No), 보정부(53)는, 리트라이 횟수가 임계값 미만인지의 여부를 판정한다(단계 S403).
단계 S403에 있어서, 리트라이 횟수가 규정 횟수 미만이라고 판정한 경우(단계 S403, Yes), 보정부(53)는, 측정 결과의 보정을 행하지 않고 처리를 그대로 종료한다.
한편, 리트라이 횟수가 규정 횟수에 도달했다고 판정한 경우(단계 S403, No), 보정부(53)는, 보정 비율을 산출하고(단계 S404), 산출한 보정 비율을 이용하여 측정 결과를 보정한다(단계 S405).
<6. 효과>
전술해 온 바와 같이, 실시형태에 따른 패턴 측정 장치[일례로서, 선폭 측정 장치(18)]는, 반송부[일례로서, 반송부(20)]와, 패턴 투영부[일례로서, 패턴 투영부(32)]와, 촬상부[일례로서, 촬상부(30)]와, 측정부[일례로서, 측정부(51)]를 구비한다. 반송부는, 기판[일례로서, 기판(G)]을 반송한다. 패턴 투영부는, 반송부의 상방에 배치되고, 반송부에 의해 반송되는 기판에 투영 패턴을 투영한다. 촬상부는, 반송부의 상방에 배치되고, 기판에 투영된 투영 패턴 또는 기판에 형성된 실제 패턴을 촬상한다. 측정부는, 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 투영 패턴 또는 실제 패턴의 형상을 측정한다. 따라서, 실시형태에 따른 패턴 측정 장치에 의하면, 패턴 형상을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 산출부[일례로서, 산출부(52)]를 더 구비하고 있어도 좋다. 산출부(52)는, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 반송부와 촬상부의 상대적인 기울기를 산출한다.
구체적으로는, 실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 촬상부를 연직 방향을 따라 이동시키는 이동부[일례로서, 이동부(40)]를 더 구비하고 있어도 좋다. 또한, 투영 패턴은, 서로 이격되어 배치된 제1 도형[일례로서, 제1 도형(P1)] 및 제2 도형[일례로서, 제2 도형(P2)]을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 산출부는, 제1 도형에 포커스가 맞는 촬상부의 높이[일례로서, 제1 포커스 위치(h1)]와, 제2 도형에 포커스가 맞는 촬상부의 높이[일례로서, 제2 포커스 위치(h2)]의 차에 기초하여, 반송부와 촬상부의 상대적인 기울기를 산출해도 좋다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치에 의하면, 종래와 같이, 작업자가 패턴 측정 장치의 상부에 올라가 작업할 필요가 없다. 따라서, 종래와 비교하여, 상대 각도의 조정을 간소화할 수 있다. 또한, 작업자가 올라가는 것에 의한 패턴 측정 장치의 휘어짐도 발생하지 않기 때문에, 조정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 조정의 정밀도가 향상됨으로써, 실제 패턴의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 측정부에 의한 측정 결과를 보정하는 보정부[일례로서, 보정부(53)]를 더 구비하고 있어도 좋다. 또한, 촬상부는, 투영 패턴 및 실제 패턴을 포함하는 기판 상의 측정 영역[일례로서, 측정 영역(R)]을 촬상하고, 측정부는, 촬상부에 의해 촬상된 실제 패턴에 기초하여, 실제 패턴의 형상을 측정해도 좋다. 이 경우, 보정부는, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 측정부에 의한 실제 패턴의 형상의 측정 결과를 보정해도 좋다.
이에 의해, 만일, 실제 패턴을 저스트 포커스로 촬상할 수 없었던 경우라도, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여 측정 결과를 보정함으로써, 저스트 포커스 시의 측정 결과를 추정할 수 있다. 따라서, 실제 패턴의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
투영 패턴은, 미리 결정된 폭의 복수의 선[일례로서, 선(L)]이 미리 결정된 간격[일례로서, 간극(S)]으로 늘어선 도형[일례로서, 제1 도형(P1)∼제4 도형(P4)]을 갖고 있다. 이 경우, 보정부는, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 있어서의 선의 폭[일례로서, 선폭(B)] 및 선 사이의 간격[일례로서, 선폭(C)]의 비율인 측정 비율과, 미리 결정된 폭 및 미리 결정된 간격의 비율인 저스트 포커스 비율에 기초하여, 측정 결과의 보정 비율을 산출해도 좋다. 이에 의해, 산출한 보정 비율을 이용하여 측정 결과를 보정함으로써, 저스트 포커스 시의 측정 결과를 추정할 수 있다.
보정부는, 측정 비율이 임계값 범위 내인지의 여부를 판정하고, 측정 비율이 임계값 범위 내가 아니라고 판정한 경우에, 측정 결과의 보정을 행해도 좋다. 측정 비율과 저스트 포커스 비율의 어긋남이 임계값 범위 내가 아닌 경우, 실제 패턴이 흐려져 있을 가능성이 높다. 이러한 경우에 보정부에 의한 보정 처리를 행함으로써, 실제 패턴의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 촬상부를 연직 방향을 따라 이동시키는 이동부를 더 구비하고 있어도 좋다. 또한, 촬상부는, 촬상된 실제 패턴의 에지 강도가 미리 결정된 값을 하회하는 경우에, 이동부를 이용하여 높이 위치를 변경한 후에, 측정 영역을 재차 촬상해도 좋다. 또한, 측정부는, 촬상부에 의한 동일한 측정 영역의 촬상 횟수(일례로서, 리트라이 횟수)가 미리 결정된 횟수에 도달한 경우에, 에지 강도가 미리 결정된 값을 하회하는 실제 패턴의 화상에 기초하여 실제 패턴의 형상을 측정해도 좋다. 이 경우, 보정부는, 촬상부에 의한 동일한 측정 영역의 촬상 횟수가 미리 결정된 횟수에 도달한 경우에, 에지 강도가 미리 결정된 값을 하회하는 실제 패턴의 화상에 기초하여 측정된 실제 패턴의 형상의 측정 결과를 보정해도 좋다. 리트라이 횟수가 미리 결정된 횟수 이상이 된 경우, 원하는 에지 강도가 얻어지고 있지 않은 화상, 즉, 실제 패턴에 정확하게 포커스가 맞지 않은 화상을 이용하여 선폭 측정이 행해지게 된다. 이러한 경우에 보정부에 의한 보정 처리를 행함으로써, 실제 패턴의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치는, 보정부에 의한 보정을 행하는 보정 있음 모드와, 보정부에 의한 보정을 행하지 않는 보정 없음 모드를 전환하는 모드 전환부[일례로서, 모드 전환부(54)]를 더 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 예컨대, 패턴 측정 장치의 사용자는, 측정 결과의 보정을 행할지의 여부를 선택할 수 있다.
보정 있음 모드는, 미리 결정된 조건을 만족시킨 측정 결과에 대해 보정부에 의한 보정을 행하는 조건부 보정 모드와, 모든 측정 결과에 대해 보정부에 의한 보정을 행하는 전체 보정 모드를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 모드 전환부는, 조건부 보정 모드와 전체 보정 모드를 전환하도록 해도 좋다.
또한, 실시형태에 따른 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법은, 반송 공정과, 패턴 투영 공정과, 촬상 공정과, 산출 공정과 반송 공정은, 기판을 반송하는 반송부와, 반송부의 상방에 배치되고, 반송부에 의해 반송되는 기판을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여 기판에 형성된 실제 패턴의 형상을 측정하는 패턴 측정 장치의 반송부를 이용하여, 기판 및 실제 패턴이 형성되어 있지 않은 기판 중 어느 하나인 대상 기판[일례로서, 기판(G)]을 반송한다. 패턴 투영 공정은, 반송 공정에 있어서 반송되는 대상 기판에 투영 패턴을 투영한다. 촬상 공정은, 기판에 투영된 투영 패턴을 촬상부를 이용하여 촬상한다. 산출 공정은, 촬상 공정에 있어서 촬상된 화상에 기초하여, 반송부와 촬상부의 상대적인 기울기(일례로서, 상대 각도)를 산출한다.
실시형태에 따른 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법에 의하면, 종래와 같이, 작업자가 패턴 측정 장치의 상부에 올라가 작업할 필요가 없다. 따라서, 종래와 비교하여, 상대 각도의 조정을 간소화할 수 있다. 또한, 작업자가 올라가는 것에 의한 패턴 측정 장치의 휘어짐도 발생하지 않기 때문에, 조정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 조정의 정밀도가 향상됨으로써, 실제 패턴의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시형태에 따른 패턴 측정 방법은, 반송 공정과, 패턴 투영 공정과, 촬상 공정과, 측정 공정과, 보정 공정을 포함한다. 반송 공정은, 반송부를 이용하여 기판을 반송한다. 패턴 투영 공정은, 반송부에 의해 반송되는 상기 기판에 투영 패턴을 투영한다. 촬상 공정은, 반송부의 상방에 배치된 촬상부를 이용하여, 기판에 투영된 투영 패턴 및 기판에 형성된 실제 패턴을 포함하는 기판 상의 측정 영역을 촬상한다. 측정 공정은, 촬상부에 의해 촬상된 실제 패턴에 기초하여, 실제 패턴의 형상을 측정한다. 보정 공정은, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여, 측정 공정에 있어서의 실제 패턴의 측정 결과를 보정한다.
이에 의해, 만일, 실제 패턴을 저스트 포커스로 촬상할 수 없었던 경우라도, 촬상부에 의해 촬상된 투영 패턴에 기초하여 측정 결과를 보정함으로써, 저스트 포커스 시의 측정 결과를 추정할 수 있다. 따라서, 실제 패턴의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기한 실시형태는, 첨부된 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

Claims (11)

  1. 패턴 측정 장치로서,
    기판을 반송하는 반송부와,
    상기 반송부의 상방에 배치되고, 상기 반송부에 의해 반송되는 상기 기판에 투영 패턴을 투영하는 패턴 투영부와,
    상기 반송부의 상방에 배치되고, 상기 기판에 투영된 상기 투영 패턴 또는 상기 기판에 형성된 실제 패턴을 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 상기 투영 패턴 또는 상기 실제 패턴의 형상을 측정하는 측정부
    를 포함하는, 패턴 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 투영 패턴에 기초하여, 상기 반송부와 상기 촬상부의 상대적인 기울기를 산출하는 산출부
    를 더 포함하는, 패턴 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촬상부를 연직 방향을 따라 이동시키는 이동부
    를 더 포함하고,
    상기 투영 패턴은, 서로 이격되어 배치된 제1 도형 및 제2 도형을 포함하며,
    상기 산출부는,
    상기 제1 도형에 포커스가 맞는 상기 촬상부의 높이와, 상기 제2 도형에 포커스가 맞는 상기 촬상부의 높이의 차에 기초하여, 상기 반송부와 상기 촬상부의 상대적인 기울기를 산출하는 것인, 패턴 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부에 의한 측정 결과를 보정하는 보정부
    를 더 포함하고,
    상기 촬상부는,
    상기 투영 패턴 및 상기 실제 패턴을 포함하는 상기 기판 상의 측정 영역을 촬상하며,
    상기 측정부는,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 실제 패턴에 기초하여, 상기 실제 패턴의 형상을 측정하고,
    상기 보정부는,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 투영 패턴에 기초하여, 상기 측정부에 의한 상기 실제 패턴의 형상의 측정 결과를 보정하는 것인, 패턴 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투영 패턴은, 미리 결정된 폭의 복수의 선이 미리 결정된 간격으로 늘어선 도형을 갖고 있고,
    상기 보정부는,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 투영 패턴에 있어서의 상기 선의 폭 및 상기 선 사이의 간격의 비율인 측정 비율과, 상기 미리 결정된 폭 및 상기 미리 결정된 간격의 비율인 저스트 포커스 비율에 기초하여, 상기 측정 결과의 보정 비율을 산출하는 것인, 패턴 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 측정 비율이 임계값 범위 내인지의 여부를 판정하고, 상기 측정 비율이 상기 임계값 범위 내가 아니라고 판정한 경우에, 상기 측정 결과의 보정을 행하는 것인, 패턴 측정 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 촬상부를 연직 방향을 따라 이동시키는 이동부
    를 더 포함하고,
    상기 촬상부는,
    촬상된 상기 실제 패턴의 에지 강도가 미리 결정된 값을 하회하는 경우에, 상기 이동부를 이용하여 높이 위치를 변경한 후에, 상기 측정 영역을 재차 촬상하며,
    상기 측정부는,
    상기 촬상부에 의한 동일한 상기 측정 영역의 촬상 횟수가 미리 결정된 횟수에 도달한 경우에, 상기 에지 강도가 상기 미리 결정된 값을 하회하는 상기 실제 패턴의 화상에 기초하여 상기 실제 패턴의 형상을 측정하고,
    상기 보정부는,
    상기 촬상부에 의한 동일한 상기 측정 영역의 촬상 횟수가 미리 결정된 횟수에 도달한 경우에, 상기 에지 강도가 상기 미리 결정된 값을 하회하는 상기 실제 패턴의 화상에 기초하여 측정된 상기 실제 패턴의 형상의 측정 결과를 보정하는 것인, 패턴 측정 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 보정부에 의한 보정을 행하는 보정 있음 모드와, 상기 보정부에 의한 보정을 행하지 않는 보정 없음 모드를 전환하는 모드 전환부
    를 더 포함하는, 패턴 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보정 있음 모드는,
    미리 결정된 조건을 만족시킨 상기 측정 결과에 대해 상기 보정부에 의한 보정을 행하는 조건부 보정 모드와, 모든 상기 측정 결과에 대해 상기 보정부에 의한 보정을 행하는 전체 보정 모드를 포함하고,
    상기 모드 전환부는,
    상기 조건부 보정 모드와 상기 전체 보정 모드를 전환하는 것인, 패턴 측정 장치.
  10. 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법으로서,
    기판을 반송하는 반송부와, 상기 반송부의 상방에 배치되고, 상기 반송부에 의해 반송되는 상기 기판을 촬상하는 촬상부를 포함하고, 상기 촬상부에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 기판에 형성된 실제 패턴의 형상을 측정하는 패턴 측정 장치의 상기 반송부를 이용하여, 상기 기판 및 상기 실제 패턴이 형성되어 있지 않은 기판 중 어느 하나인 대상 기판을 반송하는 반송 공정과,
    상기 반송 공정에 있어서 반송되는 상기 대상 기판에 투영 패턴을 투영하는 패턴 투영 공정과,
    상기 기판에 투영된 상기 투영 패턴을 상기 촬상부를 이용하여 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 공정에 있어서 촬상된 화상에 기초하여, 상기 반송부와 상기 촬상부의 상대적인 기울기를 산출하는 산출 공정
    을 포함하는, 패턴 측정 장치에 있어서의 기울기 산출 방법.
  11. 패턴 측정 방법으로서,
    반송부를 이용하여 기판을 반송하는 반송 공정과,
    상기 반송부에 의해 반송되는 상기 기판에 투영 패턴을 투영하는 패턴 투영 공정과,
    상기 반송부의 상방에 배치된 촬상부를 이용하여, 상기 기판에 투영된 상기 투영 패턴 및 상기 기판에 형성된 실제 패턴을 포함하는 상기 기판 상의 측정 영역을 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 실제 패턴에 기초하여, 상기 실제 패턴의 형상을 측정하는 측정 공정과,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 투영 패턴에 기초하여, 상기 측정 공정에 있어서의 상기 실제 패턴의 측정 결과를 보정하는 보정 공정
    을 포함하는, 패턴 측정 방법.
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