(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージ上に同時に存在するように装着された第１及び第２のチャックであって、第１及び第２の基板を保持する前記第１及び第２のチャックと、
前記ステージに隣接して配置され、前記第１及び第２の基板を処理する少なくとも１つの基板処理ヘッドと、を有する基板処理システムであって、
前記ステージ及び基板処理ヘッドは、前記基板処理ヘッドが第１及び第２の基板の双方を処理するのに充分な距離に亘って相対移動するように構成されている基板処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックは垂直軸に対し互いに独立して移動する、基板処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックは前記垂直軸に対して傾斜する、基板処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記ステージ又は基板処理ヘッドは垂直軸に対し移動する、基板処理システム。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックの１つ以上は独立して回転軸を中心に回転する、基板処理システム。
【請求項６】
請求項１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記ステージを１つ以上の走査軸に沿って前記基板処理ヘッドに対して移動させる移動機構を有する、基板処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記ステージと前記基板処理ヘッドとの少なくとも一方を互いに移動させる移動機構を有する、基板処理システム。
【請求項８】
請求項６に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッドは光ヘッドである、基板処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理システムであって、更に、
前記光ヘッドに動作的に結合された焦点調節機構を有し、
前記焦点調節機構は、走査中に第１又は第２のウエハに対する前記光ヘッドのピントを調節する、基板処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板処理システムであって、更に、
前記焦点調整機構及び前記移動機構に動作的に結合されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記焦点調整機構からの信号に応答して、前記光ヘッドの光軸に対し平行な方向で前記ステージ及び前記光ヘッドの双方又は何れか一方の移動を制御する、基板処理システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記第１のチャック及び前記第２のチャックの少なくとも一方は、これら第１のチャック及び第２のチャックの他方とは独立して、これら第１のチャック及び第２のチャック上の基板の配置におけるオフセットを補償するのに充分な距離に亘ってステージに対し移動するように構成されている、基板処理システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記第１及び第２の基板をロード及びアンロードするように構成された少なくとも１つのロボットを有する、基板処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、
前記少なくとも１つのロボットは第１のロボットと第２のロボットとを有し、
前記第１のロボット及び第２のロボットは、前記第１のチャック及び第２のチャック上の基板を同時にロード及びアンロードするように構成されている、基板処理システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記ステージは前記基板処理ヘッドに対して移動するように構成されている、基板処理システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッドは前記ステージに対して移動するように構成されている、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッド及びステージは、相対移動するように構成されている、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の基板処理システムであって、
前記ステージは、前記基板処理ヘッドが前記第１及び第２の基板にまたがるように走査するのに充分な第１の距離に亘って、第１の軸に沿う第１の方向で前記基板処理ヘッドに対し移動し、前記第１の方向に対し平行でない方向に沿って第２の距離に亘って前記基板処理ヘッドに対し移動し、前記第１の方向とは反対の第３の方向で、前記基板処理ヘッドが前記第１及び第２の基板にまたがって走査するのに充分な第３の距離に亘って前記基板処理ヘッドに対し移動するように構成されている、基板処理システム。
【請求項１８】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記少なくとも１つの基板処理ヘッドは２つ以上の基板処理ヘッドを有している、基板処理システム。
【請求項１９】
ステージに装着された第１及び第２のチャック上に第１の基板及び第２の基板を配置するステップと、
前記ステージ及び単一の処理ヘッドを、前記処理ヘッドが前記第１の基板及び第２の基板の双方にまたがって走査するのに充分な第１の距離に亘って、第１の軸に沿う第１の方向で相対的に移動させるステップと、
前記ステージ及び前記単一の処理ヘッドを、前記第１の方向に対し平行でない方向に沿って、第２の距離に亘って相対的に移動させるステップと、
前記ステージ及び前記単一の処理ヘッドを、前記第１の方向とは反対の第３の方向で、前記処理ヘッドが前記第１の基板及び第２の基板の双方にまたがって走査するのに充分な第３の距離に亘って相対的に移動させるステップと、
前記第１の距離及び前記第３の距離の双方又は何れか一方に沿う１つ以上の位置で前記処理ヘッドにより前記第１の基板及び第２の基板を処理するステップと、
を有する、基板処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の基板処理方法であって、更に、
前記第１のチャック又は第２のチャックを垂直方向で前記処理ヘッドに対して移動させるステップを有する、基板処理方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の基板処理方法であって、
前記第１のチャック又は第２のチャックを垂直方向で前記処理ヘッドに対して移動させる前記ステップは、前記第１のチャック及び第２のチャックの一方を、前記第１のチャック及び第２のチャックの他方とは独立して垂直に移動させるステップを有する、基板処理方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の基板処理方法であって、
前記第２の距離は前記処理ヘッドの視野の幅よりも短いか又はこの視野に等しい、基板処理方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の基板処理方法であって、
前記ステージ及び前記単一の処理ヘッドを相対的に移動させる前記ステップは、前記処理ヘッドを固定に保持して前記ステージを移動させるステップを有する、基板処理方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の基板処理方法であって、
前記ステージ及び前記単一の処理ヘッドを相対的に移動させる前記ステップは、前記ステージを固定に保持して前記処理ヘッドを移動させるステップを有する、基板処理方法。
【請求項２５】
請求項１９に記載の基板処理方法であって、
前記ステージ及び前記単一の処理ヘッドを相対的に移動させる前記ステップは、前記処理ヘッド及び前記ステージの双方を相対的に移動させるステップを有する、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、計測及び検査用の測定方法及び測定装置に関するものであり、特に半導体ウエハの計測のスループットを高める方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィーでは、レチクルが縮小投影レンズを介して下側のウエハ上に結像される。走査用の露光装置は、レチクルとウエハと（これらの各々はそれ自体のＸ−Ｙ平面のステージ上に装着されている）の同時動作を利用して、レチクルの一部を、投影光学系を介してウエハ上に連続して投影させる。この場合、レチクルの全体を一度に照射するのと相違して、走査により、投影レンズの画像フィールドを寸法的に超えるレチクルパターンの投影を可能にする。
【０００３】
集積回路装置の幾何学的形状は小型化し続けている為、製造者は益々、半導体ウエハの非破壊検査及び非破壊分析を実行する光学技術に取り掛かるようになっている。光学計測及び光学検査として一般に知られているこの種類の技術は、ツールからの光ビームを試料（サンプル）の一部の上に収束させ、次に反射又は散乱されたエネルギーを分析することにより機能する。半導体製造ではしばしば、高レベルのスループットを有する光学システムが必要となる。
【０００４】
従来技術のウエハ走査システムは代表的に、ウエハを光ヘッドに対して蛇行パターンで走査する。ウエハは横方向（例えば、Ｘ方向）で走査される。その理由は、ウエハの幅狭細条（帯状部）の測定が光ヘッドで行われる為である。走査がＸ方向で端部に到達すると、ウエハが停止され、次にＸ方向に対し直角な方向（Ｙ方向）で水平に短い距離に亘って移動される。次に、ウエハは逆のＸ方向に走査される。その理由は、測定が平行細条に亘って行われる為である。走査速度は、Ｘ方向での走査がわずか３００ミリ秒で行われる状態まで増大されている。しかし、方向転換時間、すなわち、走査を停止させ、Ｙ方向に移動させ、走査速度まで加速させる時間が２５０ミリ秒まで要するおそれがある。従って、方向転換時間は、ウエハを完全に走査させるのに必要とする時間のかなりの部分を占めるおそれがある。
【０００５】
単一ヘッドのツールを有する現存の光計測及び検査方法のスループットを改善するには、システムの構成素子に高い要求が課せられる。単一ヘッドを有する光学検査システムにおけるスループット改善方法には、移動時間を減少させることと、目標達成時間を減少させることと、目標測定時間を減少させることとが含まれる。更に、４５ナノメートルよりも短い設計基準に対するウエハ検査方法では、１つのダイ片当たり及び１つのウエハ当たりの測定回数を著しく増大させる必要がある。しかし、現存の方法は方向転換時間に対処していない。
【０００６】
スループットを改善するために、従来の光学検査システムはしばしば、１つの単一ステージと２つの光ヘッドとを有する。しかし、光ヘッドは高価となる傾向にある。
【０００７】
従来技術では、スループットを改善するために、２つの光学ツールを有する２つのステージを含む光学検査システムも提案されている。しかし、これらの光学ツールは高価となる傾向にあり、且つ一方の光学ツールが他方の光学ツールに対し機械的、環境的及び電気的な妨害を及ぼすことにより、各ステージが絶対位置の誤差及び振動を受けるようになるおそれがある。
【発明の概要】
【０００８】
この状況の下で本発明の実施例が得られたものである。本発明は以下の適用例としても実現可能である。
・適用例１
ステージと、
前記ステージ上に装着された第１及び第２のチャックであって、第１及び第２の基板を保持する前記第１及び第２のチャックと、
前記ステージに隣接して配置され、前記第１及び第２の基板を処理する少なくとも１つの基板処理ヘッドと、を有する基板処理システムであって、
前記ステージ及び基板処理ヘッドは、前記基板処理ヘッドが第１及び第２の基板の双方を処理するのに充分な距離に亘って相対移動するように構成されている基板処理システム。
・適用例２
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックは垂直軸に対し互いに独立して移動する、基板処理システム。
・適用例３
適用例２に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックは前記垂直軸に対して傾斜する、基板処理システム。
・適用例４
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記ステージ又は基板処理ヘッドは垂直軸に対し移動する、基板処理システム。
・適用例５
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記第１及び第２のチャックの１つ以上は独立して回転軸を中心に回転する、基板処理システム。
・適用例６
適用例１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記ステージを１つ以上の走査軸に沿って前記基板処理ヘッドに対して移動させる移動機構を有する、基板処理システム。
・適用例７
適用例１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記ステージと前記基板処理ヘッドとの少なくとも一方を互いに移動させる移動機構を有する、基板処理システム。
・適用例８
適用例６に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッドは光ヘッドである、基板処理システム。
・適用例９
適用例８に記載の基板処理システムであって、更に、
前記光ヘッドに動作的に結合された焦点調節機構を有し、
前記焦点調節機構は、走査中に第１又は第２のウエハに対する前記光ヘッドのピントを調節する、基板処理システム。
・適用例１０
適用例９に記載の基板処理システムであって、更に、
前記焦点調整機構及び前記移動機構に動作的に結合されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記焦点調整機構からの信号に応答して、前記光ヘッドの光軸に対し平行な方向で前記ステージ及び前記光ヘッドの双方又は何れか一方の移動を制御する、基板処理システム。
・適用例１１
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記第１のチャック及び前記第２のチャックの少なくとも一方は、これら第１のチャック及び第２のチャックの他方とは独立して、これら第１のチャック及び第２のチャック上の基板の配置におけるオフセットを補償するのに充分な距離に亘ってステージに対し移動するように構成されている、基板処理システム。
・適用例１２
適用例１に記載の基板処理システムであって、更に、
前記第１及び第２の基板をロード及びアンロードするように構成された少なくとも１つのロボットを有する、基板処理システム。
・適用例１３
適用例１２に記載の基板処理システムであって、
前記少なくとも１つのロボットは第１のロボットと第２のロボットとを有し、
前記第１のロボット及び第２のロボットは、前記第１のチャック及び第２のチャック上の基板を同時にロード及びアンロードするように構成されている、基板処理システム。
・適用例１４
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記ステージは前記基板処理ヘッドに対して移動するように構成されている、基板処理システム。
・適用例１５
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッドは前記ステージに対して移動するように構成されている、基板処理システム。
・適用例１６
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記基板処理ヘッド及びステージは、相対移動するように構成されている、基板処理システム。
・適用例１７
適用例１６に記載の基板処理システムであって、
前記ステージは、前記基板処理ヘッドが前記第１及び第２の基板にまたがるように走査するのに充分な第１の距離に亘って、第１の軸に沿う第１の方向で前記基板処理ヘッドに対し移動し、前記第１の方向に対し平行でない方向に沿って第２の距離に亘って前記基板処理ヘッドに対し移動し、前記第１の方向とは反対の第３の方向で、前記基板処理ヘッドが前記第１及び第２の基板にまたがって走査するのに充分な第３の距離に亘って前記基板処理ヘッドに対し移動するように構成されている、基板処理システム。
・適用例１８
適用例１に記載の基板処理システムであって、
前記少なくとも１つの基板処理ヘッドは２つ以上の基板処理ヘッドを有している、基板処理システム。
【０００９】
本発明の実施例の目的及び利点は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例によるマルチチャックステージ光学システムを示す頂面図である。
【図２】図２は、図１のマルチチャックステージ光学システムを示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の他の実施例による、単一の処理ヘッドを有するデュアルチャックステージ基板処理システムを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の他の実施例による、２つの処理ヘッドを有するデュアルチャックステージ基板処理システムを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例の採用を容易にするのと関連して用いうる計算システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な開示には、説明の目的のための多くの特定の細部が含まれているが、当業者にとって明らかなように、以下の細部に対する多くの変形が本発明の範囲内に含まれるものである。従って、以下の本発明の代表的な実施例の説明は、請求の範囲に記載した本発明に対する如何なる一般性の喪失をも伴うことなく、且つ請求の範囲に記載した本発明に限定を課することもないものである。
【００１２】
図１の頂面図及び図２の側面図に示すように、本発明の実施例によるデュアルチャックステージ光学システム１００は、単一のステージ１０６上に装着された２つ以上のチャック１０２及び１０４を有しうる。ステージ１０６は、その構造全体において、従来の単一チャックステージに極めて類似している。このステージには、Ｘ‐Ｙ平面で滑らかな動きを達成するための磁気浮上（maglev）機構或いは空気軸受け又は機械軸受けを設けることができる。ステージ１０６と従来の単一チャックステージとの間の主な相違は、ステージ１０６が幾分長く、２つのチャック１０２及び１０４を並べて収容しうるということである。
【００１３】
一例として、１つ以上のＸ方向移動機構１０３により、ステージ１０６を、花こう岩で形成しうる基部１０１に対するＸ軸方向でガイドバーの梁１０８に沿って往復移動しうるようにする。又、１つ以上のＹ方向移動機構１０５により、ガイドバーの梁１０８をステージ１０６及びチャック１０２、１０４と一緒に、Ｙ軸に対して平行移動させることができる。ガイドバーの梁１０８は、空気軸受けか、又は磁気浮上軸受けか、又は玉軸受け或いは転がり軸受けのような機械軸受けを含みうる軸受け１０７を介して基部１０１に機械的に結合しうる。Ｘ方向移動機構１０３及びＹ方向移動機構１０５は、図１及び図２に示すようにほぼ同一平面内に配置しうる。或いはまた、例えば図３に示すように、重ね構造を用いうる。
【００１４】
Ｘ軸及びＹ軸に沿う移動を組み合わせることにより、基板処理ヘッド１２２に対しチャックを走査することができる。この基板処理ヘッド１２２は、Ｘ‐Ｙ平面走査を用いる如何なる種類の基板処理をも容易にするように構成しうる。適切な処理の例には、計測及び検査や、光学的放射又は荷電粒子（例えば、電子ビーム）放射に対するレジストの露出や、チャック１０２及び１０４上に装着された基板１１４及び１１６上への物質の噴霧又はインクジェット印刷が含まれる。一例として、基板１１４及び１１６は半導体ウエハとすることができる。或いはまた、基板１１４及び１１６は、フォトリソグラフィーに対し用いられるマスクとすることができる。計測又は検査の場合には、検出器又は放射源或いはこれらの双方に結合された光学コラムを処理ヘッド１２２に含めることができる。このような光学コラムは、マスク検査や、ウエハ検査等に対して用いることができる。放射源は、レーザのような狭帯域放射源又は広帯域放射源としうる。マスク書き込みのようなある分野では、マスクパターンを有するレチクルを光学コラムに含めることができる。このレチクルを介して放射を、基板１１４及び１１６上に形成されたレジストの層上に照射することができる。
【００１５】
ある種の計測又は検出ツールでは、処理ヘッド１２２に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）におけるような電子ビームコラムを含めることができる。ある場合には、処理ヘッド１２２に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）又は走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のような走査型プローブ顕微鏡におけるようなカンチレバープローブを含めることができる。電子ビームコラムは、例えば、基板１１４及び１１６上のレジストのパターン化露光を実行するための電子ビーム書き込みに対する処理ヘッド１２２にも用いうる。
【００１６】
チャック１０２及び１０４の各々は、基板を例えば、真空力、又は磁力、又は静電気力により保持するように構成しうる。ステージ１０６は、図１に示すように、ピント調整が必要な場合に、双方のチャック１０２及び１０４を単一の垂直軸Ｚに沿って移動しうるようにすることができる。或いはまた、おそらくより好ましいことに、チャック１０２及び１０４の各々を個別に垂直方向に移動させるようにすることができる。更に、チャック１０２及び１０４の各々は、基板１１４、１１６の向きの傾き調整を独立して行いうるように構成することができる。
【００１７】
更に、チャック１０２及び１０４を、図２に示すように、角度調整が必要な場合に、それぞれ垂直軸Ｚ及びＺ′を中心として角度θ1 及びθ2 だけ回転するように構成しうる。２つのロボット１１０及び１１２により、基板１１４及び１１６、例えば、半導体ウエハをロード（装填）ポート１１８及び１２０からチャック１０２及び１０４に、又はその逆に移動させることができる。
【００１８】
ある分野では、基板１１４及び１１６間のＹ方向のオフセットを補償するようにするのが望ましい。このようなオフセットは、例えば、基板をロボット１１０及び１１２によりチャック１０２及び１０４上に配置する際の僅かな相違により生じるおそれがある。このようなＹ方向のオフセットの補償を容易にするために、一方及び双方のチャックに、一方のウエハ又は他方のウエハのＹ方向位置を僅かに調整するように構成したＹ方向調整機構１１５を設けることができる。このＹ方向調整機構１１５は、例えば、圧電アクチュエータ又は音声コイルアクチュエータ等を用いて構成しうる。図２に示す例では、Ｙ方向調整機構１１５を、２つの基板１１４及び１１６間のＹ方向配置の如何なるオフセットも補償するのに充分なＹ方向の移動範囲が得られるように構成しうる。調整量は一般に、基板の配置精度に依存する。或いはまた、Ｘ方向の走査を一方の基板から他方の基板に移す際に、２つの基板１１４及び１１６間のＹ方向のオフセットを考慮するために、ガイドバーの梁１０８を僅かにＹ方向に移動させるようにしうる。他の変形例として、Ｙ方向調整機構１１７を用いて処理ヘッド１２２をＹ方向に僅かに移動させることにより、２つの基板１１４及び１１６間のＹ方向配置のオフセットを同様に補償しうる。
【００１９】
本発明の光学式走査方法の一実施例による光学式走査方法は、図１を参照することにより理解しうるものである。一例として、一般性の喪失を伴うことなく、双方の基板１１４及び１１６を処理ヘッド１２２により走査しうる。その理由は、ステージ１０６がＸ及びＹ方向に、すなわち、蛇行パターン１０９で移動しうる為である。基板１１４及び１１６は、ステージ１０６に装着されたチャック１０２及び１０４上に配置しうる。次に、このステージ１０６を、処理ヘッド１２２が双方の基板１１４及び１１６にまたがって走査しうるのに充分な距離に亘ってＸ軸に沿う一方向で、処理ヘッド１２２に対し移動させることができる。処理ヘッド１２２は、Ｘ方向における走査に沿う測定個所で基板１１４及び１１６の測定を行うことができる。Ｘ方向における走査の終了点で、ステージガイドバーの梁１０８及びステージ１０６を、Ｘ軸に対し平行でない方向に沿って、例えば、Ｙ軸に沿って処理ヘッド１２２に対し移動させることができる。この運動によっては、基板をほぼ処理ヘッド１２２の視野の幅よりも多く移動させる必要はない。実際には、この移動は、Ｘ方向の走査間でのＹ方向に沿って、処理ヘッド１２２の視野の幅よりも短くしうる。ここで用いる用語“視野”とは、イメージを発生させるか又は測定を行うために、処理ヘッド１２２が放射又は帯電粒子を収集する基板の表面上のエリアを意味しうる。或いはまた、この用語“視野”とは、放射又は帯電粒子が処理ヘッド１２２から受ける基板の表面上のエリアを意味することができる。処理ヘッド１２２が、放射又は帯電粒子をこの基板の表面上に照射するのと、放射又は帯電粒子をこの基板の表面から収集するのとの双方を行うある分野では、“視野”とは、上述した２つのエリアの共通部分を意味しうる。
【００２０】
ガイドバーの梁１０８及びステージ１０６がＹ方向で処理ヘッド１２２に対し充分な距離に亘って移動した後、これらガイドバーの梁１０８及びステージ１０６はＸ軸に沿って処理ヘッド１２２に対し戻るように移動しうる。この移動は、処理ヘッド１２２が第１及び第２の基板の双方にまたがるように走査するのに充分な距離だけ行うようにしうる。処理ヘッド１２２は、Ｘ方向で逆方向に走査するのに沿う測定個所で基板１１４及び１１６の更なる測定を行うことができる。ステージ１０６又はチャック１０２及び１０４のうちの関連するチャックを、各測定個所で垂直（Ｚ）方向に移動させて、処理ヘッド１２２のピントを調整することができる。或いはまた、処理ヘッド１２２を各測定個所で垂直方向に移動させて、ピントを調整することもできる。ある種の処理ヘッド、特に光ヘッドはＺ方向調整手段を有し、自動ピント合わせを用いて基板１１４及び１１６に対するＺ方向位置に関するフィードバックを達成するようにしうることを銘記すべきである。
【００２１】
ある実施例では、２つのチャック１０２及び１０４をほぼ固定状態に維持して処理ヘッド１２２を移動させ、２つのチャックを一緒に移動させるのと等価な状態を得ることができる。このような場合、Ｘ方向における処理ヘッド１２２の充分な移動範囲を得て、双方のチャック１０２及び１０４に装着された基板にまたがって走査を行いうるようにするのが望ましい。
【００２２】
２つのチャックを一緒に移動させ、処理ヘッド１２２を上述したように双方の基板１１４及び１１６にまたがって走査させることにより、システム１００で基板を処理する時間を低減させることができる。例えば、上述したように、代表的な単一ウエハ走査の方向転換時間は、従来の単一ウエハシステムの場合約３００ミリ秒となる可能性がある。この方向転換時間は、ステージ１０６を減速させる時間と、修正時間と、ステージをＹ方向に移動させる時間と、ステージ１０６をＸ方向で逆の方向に一定速度に加速させるまでの時間との合計として規定しうる。システム１００のデュアルチャックステージ構造は全体の方向転換時間を５０％まで削減させることができる。その理由は、２つのチャックがＹ方向に移動する時間中一緒に移動する為である。２つのロボット１１０及び１１２を用いる場合、ロード（装填）及びアンロード（除去）時間も５０％まで削減させることができる。更に、基板の回転及び整列時間は、チャック１０２及び１０４の双方が基板を同時に回転させる場合に、半分に削減しうる。更に、双方のチャック１０２及び１０４が同じステージ１０６に装着され、互いに一致して移動する為、チャックを別々に移動させる場合と関連する振動及びその他の妨害を実際に回避しうる。
【００２３】
図３Ａは、本発明の他の実施例によるデュアルチャックステージ基板処理システム３００Ａを示す図である。この図３Ａに示すように、システム３００はステージ３０８と、このステージ３０８上に装着された２つのチャック３０７及び３０９とを有する。チャック３０７及び３０９は２つの基板３０５及び３０６を保持するようになっている。光学システム３００は、支持構造体３１８により支持され且つステージ３０８の近くに位置され、基板３０５及び３０６の測定を行う単一の処理ヘッド３１６を有する。この処理ヘッド３１６は、放射又は帯電粒子の入射ビームを何れかの基板３０５又は３０６上に収束させ、この入射ビームと基板３０５又は３０６との間の相互作用により散乱されたか、又は反射されたか、さもなければ発生された放射及び帯電粒子の双方又は何れか一方を検出することができる。
【００２４】
移動機構（図３Ａに図示せず）は、ステージ３０８と処理ヘッド３１６とを相互移動させうるように、支持構造体３１８と、ＸＹ方向ステージ３１０と、Ｚ方向ステージ３１２とを移動させるように構成しうる。例えば、ステージ３０８は、処理ヘッド３１６が静止状態に維持されている際に移動しうる。更に、ステージ３０８及び処理ヘッド３１６が相互移動しうるように、これらステージ３０８及び処理ヘッド３１６の双方を移動させることができる。処理ヘッド３１６は、適切に移動させることにより、何れかの基板３０５又は３０６上の１つ以上の測定対象を測定するように位置決めすることができる。
【００２５】
光学システム３００は、処理ヘッド３１６に隣接して位置し、この処理ヘッド３１６に動作的に結合された焦点調整機構３０４をも有しうる。この焦点調整機構は、ウエハ（基板）３０５及び３０６の走査中にこれらウエハ３０５及び３０６に対する処理ヘッド３１６のピントを調整するようになっている。光学システム３００は、焦点調整機構３０４に動作的に結合されたコントローラ３１４をも有することができ、このコントローラ３１４は、ウエハ３０５及び３０６と処理ヘッド３１６との双方又は何れか一方の移動を、焦点調整機構３０４内に設けた検出器から生じる信号に応答して、処理ヘッド３１６の光軸に対し平行な方向で制御する。
【００２６】
コントローラ３１４には、実行時に、システム３００の構成素子がステージ３０８と光ヘッド３１６との双方又は何れか一方を互いに対して移動させて、ウエハ３０５又は３０６上の測定対象の測定のために光ヘッド３１６を位置決めするようにするコード化命令３３２を含めることができる。これらのコード化命令３３２によれば、システム３００が基板３０５及び３０６の走査中にこれら基板３０５及び３０６上への光ヘッド３１６のピントを調節するようにしうる。コード化命令は、上述した且つ図１に示すパターンに類似するパターンで基板３０５及び３０６の蛇行走査を実行するように構成しうる。
【００２７】
ある分野では、システム３００が、処理ヘッド３１６により走査されている基板を識別しうるようにするのが望ましい。このような識別は、例えば、基板上のバーコードとコントローラ３１４に結合されたバーコードリーダとを用いて、チャック３０７及び３０９のうちの所定の一方のチャック上の特定のウエハを識別するようにすることにより、達成しうる。走査されているウエハの識別は、例えば処理ヘッド３１６とステージ３０８との相対位置に基づいて、トリガすることができる。コントローラ３１４は、この相対位置から、チャック３０７及び３０９のうちの何れのチャックが走査されているかを決定しうる。従って、コントローラ３１４は、バーコードに基づいたウエハ３０５及び３０６とチャック３０７及び３０９との間の関連性から、何れのウエハが処理ヘッド３１６により走査されているかを決定しうる。
【００２８】
一例として、システム３００は最初に、基板３０５上の対象位置にピントが合うようにしうる。焦点調整機構３０４は、基板３０５及び３０６にまたがる走査中でＸ及びＹ方向に対し垂直なＺ方向に沿って測定した場合に、ツール３１６と基板３０５又は３０６との間の相対位置の変化を測定しうる。この焦点調整機構３０４は、Ｚ方向ステージ３１２に指令を与えて、走査中に（Ｚ方向に沿って測定して）ツール３１６と基板３０５又は３０６との間の所望の距離を維持するようにすることにより、上述した変化を補償しうる。或いはまた、焦点調整機構３０４は、ピントを調整するために処理ヘッド３１６をＺ方向に移動させるように構成しうる。この移動中、ツール‐試料間の距離の調整を連続的に又は間欠的に行うことができる。又、ヘッド３１６が第１の基板３０５の端部に到達すると、このヘッド３１６が第２のウエハ３０６に到達するまで、命令３３２が自動ピント合わせからエンコーダに切り換え、ヘッド３１６が第２のウエハ３０６に到達すると、自動ピント合わせが復帰される。次に、ヘッド３１６が反転されると、自動ピント合わせがエンコーダに切り換わる。
【００２９】
ある実施例では、ツール‐試料間の距離は、処理ヘッド３１６をＺ方向に沿って支持機構３１８に対し移動させうるＺ方向ステージ又は位置決め機構３１７を用いて、Ｚ方向に沿って部分的に又は完全に調整しうる。例えば、位置決め機構３１７には、コントローラ３１４からの信号に応答しうる圧電アクチュエータ又はその他のアクチュエータを含めることができる。Ｚ方向ステージ３１２と位置決め機構３１７との双方又は何れか一方により達成される移動範囲は、例えば、試料の厚さの変化、ねじれ、ステージ３０８の傾斜等により生じる、基板にまたがるピントの変化に対応するのに充分となるようにするのが好ましい。
【００３０】
図３Ａに示す実施例に関する変形例では、基板処理システム３００Ｂに、支持構造体３１８に結合された２つ以上の処理ヘッド３１６Ａ、３１６Ｂを設けることができる。各処理ヘッドには、それ自身のピント合わせ機構３０４Ａ、３０４Ｂを設けることができる。２つ以上の処理ヘッドを用いることにより、基板３０５、３０６を処理するのに必要とする走査回数を減少させることができる。
【００３１】
図４は、計算システム４００を図３Ａ及び３Ｂのコントローラ３１４に用いることのできる、上述した種類の光学システム３００Ａ及び３００Ｂの一例を示すブロック図である。計算システム４００は、コンピュータ４０１を有することができる。このコンピュータ４０１、例えば、汎用コンピュータは、処理ユニット４０３と、システムメモリ４０５と、システムバス４２７とを有しうる。システムバス４２７は、システムメモリ４０５を有する（システムメモリ４０５に限定されない）システム構成要素を処理ユニット４０３に結合させる。処理ユニット４０３は、利用可能な如何なるプロセッサとすることもできる。コード化命令３３２はシステムメモリ４０５内に記憶させ、処理ユニット４０３により実行しうる。
【００３２】
システムバス４２７は、１１ビットバス、インダストリスタンダードアーキテクチュア（ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチュア（ＭＳＡ）、エクステンデッドＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェントドライブエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、アドバンストグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカードインターナショナルアソシエーション（ＰＣＭＣＩＡ）バス及びスモールコンピュータシステムズインターフェース（ＳＣＳＩ）を含むが、これらに限定されない任意の様々な利用可能なバスアーキテクチャを使用する、メモリバス又はメモリコントローラと、周辺バス又は外部バスと、ローカルバスとの何れか又は任意の組み合わせを含む数種のバス構造の任意のものとすることができる。
【００３３】
システムメモリ４０５は、上述したコード化命令４３２を含むことができる。このシステムメモリ４０５は、揮発性メモリと、不揮発性メモリとの双方又は何れか一方を有することができる。例えば起動中に、コンピュータ４０１内の素子間で情報を転送する基本ルーチンを含む基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）を不揮発性メモリ内に記憶させることができる。実例として、不揮発性メモリには、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、又はプログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、又は電気的にプログラミングしうるＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、又は電気的に消去可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はフラッシュメモリを含めることができるが、これらに限定されるものではない。揮発性メモリには、外部のキャッシュメモリとして作用するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が含まれる。実例として、ＲＡＭは、シンクロナスＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ‐ＳＤＲＡＭ）、エンハンストＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）及びダイレクトラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）（登録商標）のような多くの形態で入手可能であるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
コンピュータ４０１は、随意ではあるが、取外し可能な、又は取外し不可能な揮発性又は不揮発性のコンピュータ記憶媒体４０９、例えばディスク記憶媒体を有する。記憶媒体は、磁気ディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、テープドライブ、Ｊａｚ（登録商標）ドライブ、Ｚｉｐ（登録商標）ドライブ、ＬＳ‐１００ドライブ、フラッシュメモリカード又はメモリスティックを含みうるが、これらに限定されるものではない。更に、記憶媒体４０９としては、記憶媒体を独立的に設けるか、又は他の記憶媒体と組み合わせて設けることができ、この他の記憶媒体としては、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ‐ＲＯＭ）デバイス、書込み可能なＣＤドライブ（ＣＤ‐Ｒ Drive）、書換え可能なＣＤドライブ（ＣＤ‐ＲＷ Drive）又はデジタルバーサタイルディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ‐ＲＯＭ）のような光ディスクドライブが含まれるが、これらに限定されるものではない。ディスク記憶媒体４０９をシステムバス４２７に接続するのを容易にするために、代表的には、インタフェース４０７のような取外し可能な又は取外し不可能なインタフェースが使用される。
【００３５】
コンピュータシステム４００には、１つ以上の入力装置４１９を設けることもできる。これらの入力装置の例には、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドのようなポインティングデバイスや、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック等が含まれる。これらの入力装置や、その他の入力装置は、インタフェースポート４１３を介し且つシステムバス４２７を通して処理ユニット４０３に接続することができる。インタフェースポート４１３には、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート及びユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）が含まれる。出力装置４１７は、同じ種類のポートのいくつかを入力装置として使用する。従って、例えば、ＵＳＢポートを使用して入力を焦点調節機構４０４からコンピュータ４０１に供給するとともに、コンピュータ４０１から出力装置４１７に又はＺ方向ステージ３１２に情報を出力することができる。出力アダプタ４１１は、モニタ、スピーカ及びプリンタのような幾つかの出力装置４１７があるということを表しており、出力装置４１７の中では、特別なアダプタを必要とするものがある。出力アダプタ４１１には、実例として、出力装置４１７とシステムバス４２７との間の接続手段を提供するビデオカード及びサウンドカードを含めることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
コンピュータシステム４００には、デバイスを焦点調節機構３０４又はその他のデバイスと、或いはその双方と、ネットワーク、例えば、インターネットのような高域ネットワーク又はローカルネットワークを介して通信しうるようにするネットワークインタフェース４２１を設けることもできる。通信接続４１５は、ネットワークインタフェース４２１をシステムバス４２７に接続するために用いるハードウェア／ソフトウェアを意味するものである。通信接続４１５は、説明を明瞭にするために、コンピュータ４０１の内部に示してあるが、コンピュータ４０１の外部に設けることもできる。ネットワークインタフェース４２１に接続するのに必要とするハードウェア／ソフトウェアには、通常の電話用のモデム、ケーブルモデム及びＤＳＬモデムを含むモデムや、ＩＳＤＮアダプタや、イーサネット（登録商標）カードのような内部技術および外部技術が含まれるが、これらは例示の目的にすぎないものである。
【００３７】
図１〜図４に示すデュアルチャックステージ光学システムは、ウエハ又はＰＣＢのような他の基板を走査しそのイメージを記録するか、又はバーコードを用いてウエハをコーティングするような処理を行う機械的な又は磁気的な又は光学的なプローブ、ＳＥＭ、ブライト及びダークフィールドマシンに採用しうる。上述した実施例では、２つのみのチャックを示しているが、本発明の実施例は３つ以上のチャックを含むシステム及び方法に拡張しうる。更に、上述した実施例では、ステージが光ヘッドに対して移動するが、本発明の実施例では、光ヘッドをステージに対して移動させるか、又はステージ及び光ヘッドの双方を相対的に移動するように構成することができる。
【００３８】
上述したところでは、本発明の好適実施例を完全に説明したが、種々の変形例及び等価例が可能である。従って、本発明の範囲は、上述した説明を参照して決定されるものではなく、特許請求の範囲と、これらの等価な構成の全範囲とが相俟って決定されるものである。如何なる特徴事項も、これらが好適であろうとなかろうと、如何なる他の特徴事項と、これらが好適であろうとなかろうと、組み合わせることができるものである。特許請求の範囲では、「手段」という用語を用いて限定を加えていない限り、手段や機能の限定を含めるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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