(57)【要約】  この発明の対象は、試料（１）を光学的に走査するための方法及び装置である。基本的な構造としては、少なくとも一つの調整ユニット（２，３）と少なくとも一つの走査機器（４，５）が有る。制御設備（６）によって制御される調整ユニット（２，３）を用いて、試料（１）を走査機器（４，５）に対して動かすか、或いは走査機器（４，５）を試料（１）に対して動かす。この発明では、機械的な遊びを補償するために、補正値を取得して、制御設備（６）内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮する。
2007538276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機器（２）と試料ステージ（３）から成る少なくとも一つの調整ユニット（２，３）と、少なくとも一つの走査機器（４，５）とを備えた、試料（１）を光学的に走査するための装置であって、
白色光源（Ｗ）が、試料ステージ（３）の下に配置されて、試料（１）を透視し、そして試料（１）の画像が、その上に配置された走査機器（４，５）によって撮影され、
更に、制御設備（６）によって制御される調整ユニット（２，３）を用いて、試料（１）を走査機器（４，５）に対して動かすか、或いは走査機器（４，５）を試料（１）に対して動かし、
試料（１）の個別画像が、走査機器（４，５）を用いて撮影され、それに続いて、制御設備（６）で全体画像として組み立てられる、
装置において、
調整ユニット（２，３）及び／又は走査機器（４，５）の機械的な不足分を補償するために、試料（１）に代わって、或いは試料に追加して走査される、所定の指標（９）を備えたマスク（７）を用いて、補正値（Ｋ）を取得して、制御設備（６）内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮することを特徴とする装置。
【請求項２】
マスク（７）が、リソグラフィーマスクとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
補正値（Ｋ）が、一次元又は多次元の補正行列として保存されており、その場合外挿による中間値が規定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
調整ユニット（２，３）の駆動機器（２）の速度及び／又は方向に依存して、補正値（Ｋ）を検出するか、或いは一つ以上の速度に依存した及び／又は方向に依存した補正行列を取得することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
走査機器（４，５）が、複数の撮像ユニット（４）及び／又は記録ユニット（５）を備えていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
撮像ユニット（４）及び／又は記録ユニット（５）を選定する毎に、それに対応する補正値（Ｋ）を検出して、制御設備（６）内に保存することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
更に、補正値（Ｋ）を、例えば、試料ステージ（３）の大きさ及び／又は重さ、設置場所の温度、撮影サイクル数などの別のパラメータに従っても検出して、それらを考慮することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
調整ユニット（２，３）が、Ｘ／Ｙ調整ユニット（２，３）として構成されるとともに、各駆動機器（２）として、少なくとも二つのスピンドルピニオン（２）を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
走査機器（４，５）が、画像を記録するために、撮像ユニット（４）としての少なくとも一つの顕微鏡対物レンズ（４）と、記録ユニット（５）としてのセンサー、例えば、平面センサー（５）とを備えていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
駆動機器（２）と試料ステージ（３）から成る少なくとも一つの調整ユニット（２，３）と、走査機器（４，５）とを用いて、試料（１）を光学的に走査するための方法であって、
白色光源（Ｗ）が、試料ステージ（３）の下に配置されて、試料（１）を透視し、そして試料（１）の画像が、その上に配置された走査機器（４，５）によって撮影され、
制御設備（６）によって制御される調整ユニット（２，３）を用いて、試料（１）を走査機器（４，５）に対して動かすか、或いは走査機器（４，５）を試料（１）に対して動かし、
試料（１）の個別画像が、走査機器（４，５）を用いて撮影され、それに続いて、制御設備（６）で全体画像として組み立てられる、
方法において、
調整ユニット（２，３）及び／又は走査機器（４，５）の機械的な不足分を補償するために、試料（１）に代わって、或いは試料に追加して走査される、所定の指標（９）を備えたマスク（７）を用いて、補正値（Ｋ）を取得して、制御設備（６）内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも一つの調整ユニットと少なくとも一つの走査機器とを備えた、試料を光学的に走査するための装置とそれに対応する方法であって、制御設備から制御される調整ユニットを用いて、試料を走査機器に対して、或いは走査機器を試料に対して動かす装置及び方法に関する。即ち、制御設備を含めた調整ユニットを用いて、走査機器に対して試料を動かす代わりに、（制御設備を介して）調整ユニットにより、全く同じように良好に試料に対して走査機器を動かすことができるものである。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に述べた実施形態の装置及びそれに対応する方法は、周知であり、その他の点に関しては、特許文献１又は特許文献２の枠組み内において記載されている。通常走査機器を用いて、試料の個別画像を撮影し、それに続いて制御設備で全体画像に組み立てている。その場合、個別画像は、オーバーラップさせるか、或いは突き合わせて全体画像に繋ぎ合わせることができる。即ち、全体画像は、個別画像の格子構造であるか、或いはそのようなものから構成されている。
【０００３】
従来の措置では、調整ユニット及び／又は走査機器での機械的な不正確さが、個別画像の組立てプロセスを難しくするという問題が生じている。その場合、実際従来では、個別画像を撮影する際に、調整ユニットにより、例えば、常に一方向に対してのみ試料を動かすことによって切り抜けていた。特に、数十の、しかも１００も無い個別画像から全体画像を組み立てることができることを考慮した場合、それは時間的な負担がかかるものである。そのような場合に、この発明が用いられる。
【特許文献１】米国特許第４７６０３８５号明細書
【特許文献２】米国特許第４６７３９８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の技術的な課題は、最大限の精度を考慮して、試料の高速な走査を実現させる、試料を光学的に走査するための装置及び方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この技術的な設定課題を解決するために、この発明の枠組み内における試料を光学的に走査するためのこの種の装置は、調整ユニット及び／又は走査機器の機械的な遊びを補償するために、補正値を取得して、制御設備に保存しておき、調整プロセスの際に考慮することを特徴とする。
【０００６】
即ち、例えば、調整ユニットを用いて、試料を所定の位置に動かして、個別画像を撮影する場合には常に、遊びに対して補正値を組み入れるものとする。従って、この発明にもとづき、事前に検出した補正値が、その試料の所望の位置に対応しており、当該の調整プロセスとその結果得られる調整行程の際に考慮されることとなる。この場合、調整ユニットは（それを制御する制御設備を含めて）、既に冒頭に述べた通り、試料と走査機器の中の一方又はその両方を調整することができる。即ち、基本的には、一方は試料用で他方は走査機器用の二つの調整ユニットさえも考えることができ、両方のユニットは、共通の制御設備又はそれぞれ別個の制御設備により制御される。しかし、通常光学的な走査機器は、静止されたままであり、それに対して試料は、調整ユニットを用いて動かされる。
【０００７】
そのために、調整ユニットを用いて、一つの方向（例えば、Ｘ方向）、二つの方向（即ち、Ｘ及びＹ方向）への動き又は（Ｘ，Ｙ及びＺ方向への）立体的な動きさえも与えられる試料ステージによって、試料を撮影する。何れにせよ、調整ユニットは、それに付属する駆動機器によって、所望の個別画像を順次撮影することができるように、大抵は固定されている走査機器に対して試料を動かす役割を果たす。前述した通り、個別画像は、制御設備で直接及び／又は場合によっては遠く離れた場所の（別の）制御設備へのデータ伝送後に、試料の所望の全体画像に組み立てられる。その場合、各個別画像は、全体画像における所定の格子位置に属することとなる。
【０００８】
ここで、このプロセスの際の機械的な不正確さを補償するために、この装置を実際に使用し始める前の作業において、或いはそれぞれ個々の測定プロセスの前又は測定プロセス時に補正値を取得して、付属の制御設備内に保存しておく。これらの補正値は、例えば、調整ユニットに付属する駆動機器が、通常避けられない遊びを持つ一つ以上のスピンドル駆動部又はスピンドルピニオンを備えていることにより生じる可能性が有る誤差を考慮したものである。そのようなスピンドル駆動部は、常にそのような避けられない遊びを有し、その遊びは、更にスピンドル上を動くナットとそのためそれと接続された試料ステージの位置に依存する。
【０００９】
更に、試料ステージ及びそれに関連してナットを、それに付属するスピンドル上でどの程度速く動かすかに応じて異なる、速度に依存した機械的な誤差が生じる。このような駆動機器内で一般的に用いられているスピンドル駆動部に固有の機械的な遊び以外に、別の機械的な不正確さを考慮しなければならない。
【００１０】
即ち、例えば、試料ステージのＸ及びＹ方向の調整を実現するために、二つのスピンドルピニオンを互いに直角に配置した場合、直角からのずれ（直交性誤差）が生じる、或いは存在することを排除するこはできない。この角度の誤差も、前述した不正確さと同様に、個別画像を全体画像に組み立てる際に起きる可能性が有る問題の一因となる。
【００１１】
この直交性誤差の他に、例えば、走査機器の枠組み内において、顕微鏡の異なる対物レンズを付属する対物レンズ回転機器内に収容して、動作させることにより生じる可能性が有る回転誤差を更に補足して考慮しなければならない。この対物レンズ回転機器を調整した場合、或いは一方の対物レンズを他方のものと交換した場合、場合によっては、走査機器のセンサー又は平面センサーに対する投影された個別画像の位置が変化し、それは、同様に補正されなければならない。
【００１２】
最後に、例えば、（試料ステージが交換可能であり、試料の重量が異なる場合における）試料ステージの重量、設置場所の温度などの別の制御量や、場合によっては全体画像の格子構造内における個別画像の「位置」に影響するものも有る。この発明は、これらの誤差全部を解消する。即ち、試料を光学的に走査するためのこの種の装置において、前述した補正値を取得して、制御設備内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮して、機械的な不足分を補償するものと規定する。
【００１３】
そのために、前述した補正値を取得、検出可能とするために、有利には、それを所定の指標を持つ所謂リソグラフィーマスクとすることができる、少なくとも一つのマスク形状の基準となる試料を走査する。そのようなリソグラフィーマスクは、半導体部品を製造する際に用いられており、シリコンウェーハに所望の構造を作り出す役割を果たす。そのために、そのようなリソグラフィーマスクに短い波長の光を照射して、そのようなマスクで覆われたシリコンウェーハ上において、感光乳剤をコーティングされたシリコンウェーハのマスクに覆われていない領域だけが露光されるようにする。半導体技術では、そのようなリソグラフィーマスクを用いて、サブミクロンの構造を規定することができる。
【００１４】
従って、この発明の枠組み内において、そのようなリソグラフィーマスクを使用することにより、約１μｍの位置精度を見込むことが可能となる。何れにせよ、当該のマスクは、マスクの固定された座標系内で定義された指標を持っており、従って、その位置は、（前述した精度値を考慮して）Ｘ／Ｙ平面とそのため全体画像の格子構造内において一義的に決定される。当然のことながら、それに代えて、Ｘ及びＹ平面だけでなく、更にＺ方向にも指標を持つ三次元のマスクを用いて、作業を行うことも可能である。
【００１５】
しかし、通常はＸ／Ｙ平面内で定義された指標を持つマスクが用いられる。これらの指標の基準線又はマスク境界と従ってマスクの座標系に対する位置は、それに対応して決まる。マスクの撮影時には、個別画像内と従って全体画像の格子構造内における定義された位置に指標が再現されなければならない。
【００１６】
ここで、調整ユニットを動かす場合、指標の理論的な位置と実際の位置のずれから、補正値を導き出すことができる。例えば、第一の指標が、マスクの基準零点（座標系の原点）に対するＸ／Ｙ値に関して５０μｍ；５０μｍの位置に有るとする。ここで、この指標を、例えば、個別画像の画像中心に持って行くためには、調整ユニットを、例えば、Ｘ方向に４９μｍだけ動かさなければならないのに対して、Ｙ方向には４５μｍの調整が必要であることが分かったとする。その結果、全体画像内のこの格子点に関するＸ／Ｙ補正値（−１μｍ；−５μｍ）が得られる。従って、この補正値は、Ｘ／Ｙ格子点（５０μｍ；５０μｍ）に対して保存される。
【００１７】
従って、全体画像の座標系内の位置Ｘ／Ｙ（５０μｍ；５０μｍ）に動かす、即ち、この位置を、撮影する個別画像の画像中心に持って行く場合、制御設備は、この補正値を考慮して、調整ユニットを制御する。即ち、調整ユニットは、Ｘ方向に５０μｍではなく、５０μｍ−１μｍ動かされるとともに、Ｙ方向に５０μｍ−５μｍ、即ち、４５μｍの調整が加えられる。しかし、事前に一方におけるマスクの座標系と他方における全体画像の座標系を（並びにそれに対応して各個別画像の座標系とも）一致させなければならない。通常マスクの座標系は、全体画像に関する座標系としても使用される。
【００１８】
ここで、前述したものと同じ手法で、全体画像に関する補正値を検出して、制御設備内に保存することができる。この場合、一般的に個別画像毎に中央の補正値を検出するものと規定する。言い換えると、（大抵の場合マスクの座標系と一致する）全体画像の座標系内において、個々に撮影する個別画像の画像中心にぞれぞれ動かして、その次にマスクを用いて、対応する補正値を検出し、制御設備内に保存することが推奨される。
【００１９】
即ち、例えば、１００の個別画像から全体画像を組み立てる場合、前述した校正の枠組み内では、最大１００個の補正値を、それぞれ個別画像の中心で検出して、保存しなければならない。それに続いて、これらの補正値を用いて、調整ユニットを補正し、それに対応する位置に各個別画像を動かして撮影することができる。
【００２０】
これに関連して、補正値は、一般的に一次元又は多次元の補正行列として保存されるものと考える。この例では、全体画像が正方形で構成されている場合、１００個の個別画像に対して、１０ｘ１０の行列を出発点とする。ここで、この補正行列の各個別補正値は、それ自体Ｘ、Ｙ及び場合によってはＺ方向への補正に関する相応の個別補正値を提供する。
【００２１】
調整ユニット又はそれに付属する駆動機器の速度を一定に設定した状態で、マスク又は試料マスクを用いて、一回だけ補正値を検出する手法が有る。しかし、前述した調整ユニット用駆動機器の速度及び／又は方向に依存して、複数の補正値を全く同様に良好に検出するとともに、速度に依存した及び／又は方向に依存した一つ以上の補正行列を取得することもできる。即ち、その場合には、例えば、駆動機器又は一般的には付属のスピンドル駆動部の、凡そ１０ｍｍ／ｓの調整速度に対応する１０ｘ１０の補正行列を検出して、保存する。更に、同じ手法で、２０ｍｍ／ｓの二倍の調整速度に対応する第二の補正行列も取得して、保存することができる。同様に、詳しくは、例えば、Ｘ方向に関してＸ値を増大させるか、或いはＸ値を低減させて、スピンドルピニオンを動かすか否かに応じて、様々な補正行列を定義することができる。同じことが、スピンドルピニオンのＹ方向及び場合によってはＺ方向に関しても言える。それにより、詳しくは、調整ユニット用駆動機器の速度及び／又は方向にそれぞれ依存して、多数の補正行列が得られる。
【００２２】
初めに、走査機器に複数の撮像ユニット及び／又は記録ユニットを配備することが可能であることを指摘しておきたい。この記録ユニット、或いはそれに付属するセンサー又は平面センサーは、ＣＣＤ（電荷結合素子）チップに限定する必要はない。この半導体部品は、周知のこととして、多くの格子状に配置されたセル又はピクセルから構成される。この場合、当該のチップは、さもなければ試料の写真撮影の際にフィルム面が配置される位置に有る。試料又試料ステージの下に配置された光源の光の作用により、ＣＣＤチップのセルに電子が集まり、その場合電子の数は、入射する光の継続時間と強度に関する尺度となる。セル又はピクセルは、読み取り可能であり、その時点の電子の数が計数される。そうすることによって、各個別ピクセルは、所定の輝度値を計測することができる。制御設備において、ピクセルの既知の座標と関連して、これらの値から、所望のデジタル画像を計算して、組み立てることができる。
【００２３】
ここで、この発明の枠組み内において、例えば、記録ユニット又はＣＣＤチップを静止して保持し、別の撮像ユニットを用いて、倍率と従って試料の断片を変化させるという任意選択事項が得られる。そのために、走査機器は、対物レンズ回転機器内に収容された少なくとも一つの顕微鏡対物レンズ又は複数の顕微鏡対物レンズを有する。対物レンズ回転機器を回転させることによって、所望の顕微鏡対物レンズとそのため選定した撮像ユニットを使用することができる。そのことは、手動又は制御設備により制御された形で行われる。
【００２４】
ここで、一方から他方の顕微鏡対物レンズへの切換えは、撮像ユニット又はＣＣＤチップに対する試料画像の位置を僅かに変化させる可能性が有る。この変化を検出するために、詳しくは各撮像ユニット又は各顕微鏡対物レンズに関して別々に、又もや補正値を取得することができる。即ち、場合によっては取得される速度に依存した及び／又は方向に依存した補正行列の他に、別のパラメータとして所定の撮像ユニット又は所与の顕微鏡対物レンズに対応する補正行列を取得して補完するものである。
【００２５】
詳しくは、撮像ユニットのずれ又は顕微鏡対物レンズの撮像ユニットに対するずれは、例えば、又もや撮影する、或いは撮影した個別画像の画像中心を、（場合によっては既に調整ユニットの補正値によって、試料ステージに対する補正を受けた−しかし、それは、必須ではない）所定のＸ／Ｙ値により識別することにより決定して補償することができる。ここで、別の撮像ユニット又は別の顕微鏡対物レンズへの切換えにより、画像中央の位置が変化した場合、マスクを用いて、古い又は元の画像中心に対する「新しい」画像中心のずれを検出して、元の撮像ユニットに対する「新しい」撮像ユニットに関する対応する補正値とすることができる。この例では、それにより、画像中心のＸ／Ｙ座標（５０μｍ；５０μｍ）に関して、（−３μｍ；＋２μｍ）の補正値が得られる。即ち、「古い」撮像ユニットから「新しい」撮像ユニットに切換えた場合、実際には、（５０μｍ；５０μｍ）ではなく、（４７μｍ；５２μｍ）の位置に動かす。
【００２６】
最後に、補正値は、例えば、試料ステージの大きさ及び／又は重量、設置場所の温度、撮像サイクル数などの別のパラメータに依存して検出することもできる。冒頭に挙げたケースにおいて、この発明は、場合によっては様々な交換可能な試料ステージを用いて、それに対応して選定した試料ステージとその重量に応じて、補正を行わなければならない状況を考慮している。更に、設置場所の温度を補正値に反映しても良く、それは、追加の温度センサーを用いて考慮することができる。最後に、撮像サイクル数、即ち、結局のところ装置の「古さ」と使用頻度も、それが機械的な遊びを補償するのに重要である場合には活用される。
【００２７】
即ち、結論としては、制御設備において、完全なセットの補正行列を、詳しくは調整ユニット用駆動機器の考え得るあらゆる速度に関する補正行列、当該の駆動機器の考え得るあらゆる方向に関する補正行列、あらゆる撮像ユニット又はあらゆる顕微鏡対物レンズに関する補正行列、選定した試料ステージに関する補正行列等をそれぞれ一つづつ保存しておく。
【００２８】
ここで、制御設備を用いて、調整ユニットの駆動機器の速度とその方向を予め選定するとともに、試料ステージを投入して、所望の撮像ユニット又は選定した顕微鏡対物レンズを固定した場合、制御設備は、所定のパラメータに属する補正行列を選定することができる。ここで、これらの個々の補正行列から、全体の補正行列を導き出す。このことは、最も簡単な場合、補正値をそれぞれ加算することによって行われる。
【００２９】
従って、例えば、前記のケースで別の顕微鏡対物レンズに切換えた場合の補正値（−１μｍ；−５μｍ）に関して、当該の位置（５０μｍ；５０μｍ）を補完する補正値（−３μｍ；＋２μｍ）が得られるものと見込まれる。そして、その結果（−１μｍ＋（−３μｍ）；−５μｍ＋２μｍ）に対して（−４μｍ；−３μｍ）との全体的な補正値が得られる。ここで、「新しい」撮像ユニットを考慮して、調整ユニットを所望の位置（５０μｍ；５０μｍ）に動かす場合、制御設備は、この全体的な補正値を考慮する。従って、ここで、調整ユニットは、実際には「単に」（４６μｍ；４７μｍ）の点に動かされることとなる。
【００３０】
この発明は、通常調整ユニットの駆動機器に関するスピンドルピニオンとしてリサーキュレーティングボール式スピンドル駆動部を使用することを提案する。それは、特に、長い動作行程に適するとともに、高い剛性を特徴としており、そのことは、付勢による構造によっても促進される。
【００３１】
以上の結果、試料を走査する際の機械的な遊びの補償を可能とする、試料を光学的に走査するための装置とそれに対応した動作方法が実現される。それは、本来の試料走査前に補正値を取得して、制御設備内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮することによって行われる。しかし、基本的に、補正による補償は、本来の試料走査の間に行うこともできる。それは、例えば、試料にマスク或いは基準又は試料マスクを付けて一緒に透視することによって実現することができる。それは、最も簡単なケースでは、例えば、載物台の片側の上に試料を固定する一方、その反対側に試料又は基準マスクを載せることによって達成される。そうすることによって、試料の走査プロセスの間に、同時に所望の補正を行うことができる。
【００３２】
何れにせよ、この発明により、個別画像を撮影する際のこれまで知られていない精度が実現可能であり、従って問題無く全体画像に組み立てることができる。それは、突き合わせるか、さもなければオーバーラップさせた形で行うこともできる。基本的な利点は、そこに見い出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下においては、一つの実施例だけを図示した図面にもとづき、この発明を詳しく説明する。
【００３４】
図面には、試料１を光学的に走査するための装置を図示している。この試料１は、生物組織又は材料の断片に限定される訳ではない。この場合、断片は、試料１が、白色光源Ｗによって透視されて、その画像を撮影することができるように作られる。そのために、この装置は、その基本的な構造において、調整ユニット２，３と走査機器４，５とを備えている。
【００３５】
詳細には、調整ユニット２，３は、この実施例の枠組み内において、駆動機器２としての二つのスピンドルピニオン２と試料ステージ３とから構成されている。試料ステージ３の下には、白色光源Ｗが配置されており、そのため試料１の画像は、その上に配置された走査機器４，５によって撮影することができる。走査機器４，５は、複数の撮像ユニット又は顕微鏡対物レンズ４と一つの録画ユニット或いは平面センサー又はＣＣＤチップ５とから構成されている。試料１は、調整ユニット２，３を用いて、走査機器４，５に対して動かされる。そのために、調整ユニット２，３は、制御設備６によって制御される。図示した例の枠組み内において、試料ステージ３は、ＸとＹ方向にだけ動かされるが、調整ユニット２，３は、基本的には更に高さ又はＺ方向にも調整することが可能であり、しかし、そのことは図示されていない。
【００３６】
ここで、この発明にもとづき、調整ユニット２，３の機械的な遊びを補償するために、補正値Ｋを取得して、制御設備６内に保存しておき、調整プロセスの際に考慮する。調整プロセスにおいて、この例では全部で１２個の個別画像を考慮して、試料１を走査する（図４参照）。見易くするために、１２個の個別画像の中の一つの個別画像Ｂ１だけを表示している。何れにせよ、１２個の個別画像は、制御設備６内で、一つの格子構造という意味での全体画像に組み立てられる。それを問題無く実行するために、或いは場合によっては起こり得る図示した装置内での機械的な遊びによる全体画像内での個別画像の互いの位置のずれを補償するために、前述した補正値Ｋを取得するものである。
【００３７】
それは、試料１の代わりに、或いは試料と同時に、図４に大まかに示されたマスク又は基準マスク７を走査することによって行われる。この例では、図３の拡大図から明らかな通り、試料１を載物台８の上側に取り付けている。それに対して、載物台８の下側には、マスク７が載っている。このマスク又は基準マスク７は、半導体の製造で周知であるようなリソグラフィーマスクに限定されるものではない。そのようなマスク７は、一つ以上の指標９を備えている（図４参照）。
【００３８】
この例では、指標９は、それぞれ中心、即ち、各撮影する個別画像に関する画像の中心に配備されている。当然のことながら、同様に複数の指標９を別の位置に配置することも可能であり、多数の指標９に変化を持たせることができる。何れにせよ、この例では、指標９は、Ｘ／Ｙ座標系の原点を構成する基準点１０に対して所定の位置（Ｘ＝５０μｍ；Ｙ＝５０μｍ）を提供する。即ち、この基準点又は原点１０に対する各指標９の位置は、それぞれＸ／Ｙ座標によって決定される。この実施例の枠組み内において、原点１０と従ってマスク又は基準マスク７の座標系は、１２個の個別画像から成る全体画像の座標系と一致する。
【００３９】
ここで、図４では、補正プロセスが、模式的に図解されている。原点１０を持つ座標系に関するマスク７の「本当の」位置が、実線で図示されている。それに対して、基準マスク７の測定した実際の画像は、破線の図に対応する。この場合、指標９に対応する画像点は、「’」を付けて、基準マスク７と同様に表示されている。基準マスク７の画像（符号７’で表示されている）が、ＣＣＤチップ５によって撮影されることは、その位置の破線の矢印でも示されている。絵による図面を不必要に複雑化しないために、図４の例では、１２個の個別画像又は基準マスク７の１２個の個別指標９のすべてが、単一の補正値Ｋだけを必要とするものと仮定している。即ち、図４は、基準マスク７を検出した場合の１２個の個別画像の各々が、一つの補正値Ｋだけで補償することができる同じずれを有するものと仮定している。
【００４０】
ここで、全体画像に属する各個別画像を図４の前述した図面に対応して制御設備６内で組み立てるか、或いは投影されたマスク７’のＣＣＤチップ５に対する位置を制御設備６を用いて評価することによって、マスク又は基準マスク７の画像（符号７’で表示されている）は、図示されている装置によって検出される。即ち、マスク７は、撮像ユニット又は顕微鏡対物レンズ４を用いて、センサー又は平面センサー５上に投影されて、この場合マスクの画像７’を生成する。このプロセスでは、センサー面内の各個別画像は、その大きさに関して、基本的にその位置に実現されたＣＣＤチップ５のサイズに一致する。
【００４１】
ここで、各個別画像は、制御設備６によって、ＣＣＤチップ５から読み取られて、制御設備６のメモリに保存されるとともに、その全体画像の格子構造内の位置に配置される。ここで、機械的な不正確さを補償するために、投影された個々の指標９’の位置は、基準点又は原点１０に対する各指標９の実際の位置と関連付けられる。図４は、そのことを示している。機械的な不正確さにより、それぞれ投影された指標９’（図４の上方に破線で図示されている）が、オリジナルの画像での指標９（実線で図示されている）と僅かに異なる位置を占める結果となっているのが分かる。
【００４２】
このずれを検出して、補正値Ｋとして定量化することができる。それは、ＣＣＤチップ５は、ＸとＹ平面、即ち、そのセンサー平面内において既知の確定された位置を占める前述した格子模様に配置されたピクセルを提供するからである。ここで、撮像ユニット又は顕微鏡対物レンズ４によって設定される倍率を考慮して、マスク７のそれぞれ投影された指標９’の本来の指標９からのずれを推測することができる。この場合、冒頭に既に触れた通り、各偏差により、Ｘ／Ｙ補正値Ｋが得られる。
【００４３】
この例では、単一の補正値Ｋだけが図４に図示されている。しかし、現実には、各個別画像Ｂ１，Ｂ２，．．．Ｂ１２に対して、各自の補正値Ｋ1 ，Ｋ2 ，．．．Ｋ12が取得、検出される。しかし、見易くするために、それらは図示されていない。何れにせよ、この例では、投影された指標９’は、それに対応する本来の「本当の」指標９と比べて、Ｘ方向に−１μｍずれている一方、Ｙ方向には−５μｍのずれを有しており、そのことは、それぞれ符号Ｋで表示された（大きく、単に模式的に拡大された）対応する矢印で図示されている。この場合、本当の指標９の位置は、マスク７と従って全体画像に関する座標系を試料ステージ３上に設定し、それにより確定することによって規定される。
【００４４】
本来の各指標９に関しては、これらの前提条件を考慮して、対応する補正値Ｋを相応のＸ／Ｙ値により検出して、制御設備６内に保存することができる。実際には、各個別画像Ｂ１，Ｂ２，．．．Ｂ１２に関して、各自の補正値Ｋ1 ，Ｋ2 ，．．．Ｋ12を規定し、制御設備６内に保存する。そうすることによって、特定の補正値Ｋ1 ，Ｋ2 ，．．．Ｋ12を持った各個別画像Ｂ１，Ｂ２，．．．Ｂ１２が配列されることとなる。当然のことながら、理論的には、個別画像毎に複数の補正値Ｋを用いて処理することも可能である。しかし、通常は、個別画像毎に単一の補正値Ｋに頼ることとなる。ここで、ＣＣＤチップ５により試料１を撮影する前に、その補正値Ｋを用いて、試料ステージ３の位置を補正する。補正前の試料１の本来の位置とそれに対応する試料ステージ３の位置が、図４に破線で図示されており、それに対して、補正後の試料ステージ３と従って試料１の位置が、図４で下方に実線で示された位置に動いている。
【００４５】
所属する個別画像を撮影する際に、それに対応する補正値Ｋが、試料ステージ３に相応の調整を与えるか、或いは破線の目標位置（例えば、５０μｍ；５０μｍ）に代わって、位置（４９μｍ；４５μｍ）に動かすように作用していることが分かる。こうすることによって、試料１も、それに対応して事前に検出された機械的な不正確さを補償する動きを受けることとなり、その結果それに続く撮影時において、試料１の画像は、センサー５上の正しい場所に有ることとなる。
【００４６】
当然のことながら、この例で複数の指標９を用いて処理する場合には、個々の指標９間での内挿又は外挿を行って、個別画像に関する所望の補正値Ｋを決定することができる。即ち、各個別画像の中心に関して、Ｘ及びＹ方向での一定の補正値Ｋを検出する。
【００４７】
その結果、試料１を撮影する際に、例えば、個別画像Ｂ１を、図４で上方に、前述した補正値Ｋ（−１μｍ；−５μｍ）を用いてＸ又はＹ方向に補正しなければならないこととなる。そのことは、調整ユニット２，３をＸ方向に４９μｍだけ動かすとともに、Ｙ方向に４５μｍだけの調整を与えて、その後正しい中心位置（５０μｍ；５０μｍ）での個別画像を制御設備６内に保存することが可能であるように、制御設備６で実施される。このプロセスが、各個別画像に関して繰り返され、その結果それに続いて、個別画像が、正しく格子構造状に全体画像として組み立てられることとなる。当然のことながら、このことは、先ずは一方での試料１と他方での制御設備６内の全体画像及び同じくマスク７と画像７’の各原点又は零点１０を一致させることが行われることを前提としている。
【００４８】
前述した補正値Ｋは、調整ユニット２，３用の駆動機器２の速度及び／又は方向に依存して検出することができる。その結果、冒頭に既に述べた通り、一つ以上の速度に依存した及び／又は方向に依存した補正行列が得られる。同様に、任意選択として、移動する試料ステージ３と全く同じように、複数の撮像ユニット４を用いることができる。そのためには、走査機器４，５は、制御設備６により制御される対物レンズ回転機器１１内に収容された複数の顕微鏡対物レンズ４を備える。このようにして、制御設備６は、それぞれ採用されている顕微鏡対物レンズ４に関するフィードバックを直接取得し、従って、必要な場合に、対応する補正行列に頼ることができる。
【００４９】
調整ユニット２，３又はそれに付属する駆動機器２は、リサーキュレーティングボール式スピンドル駆動部２として構成された二つのスピンドルピニオン２を有する。これらのスピンドルピニオン２は、それぞれ互いに直角に配置されており、試料ステージ３と従って試料１をＸ方向又はＹ方向に調整する役割を果たす。各リサーキュレーティングボール式スピンドル駆動部２の詳細は、図５に図示されている。個々のボール１２が周囲に取り付けられているのが分かる。
【００５０】
制御設備６は、全体として、調整ユニット２，３及びそれを用いて試料１が、撮影時に個別画像を撮影するための所望の位置に着くように機能する。それに続いて、個別画像は、ＣＣＤチップ５によって検出されて、制御設備６内において、その全体画像の格子構造内の位置に保存される。ここで、補正値Ｋを取得して、機械的な遊びを補償するプロセスを前置するか、或いは同時実施することによって、制御設備６は、所定の補正値Ｋ（Ｘ；Ｙ）が所属する撮影された個別画像に対応することを「知る」こととなる。そうすることによって、全体として、結局は電子的な手法で機能する機械的な遊びの補償を実現することができ、その結果割安な調整ユニット２，３を難なく使用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明による装置の斜視図
【図２】図１による装置の模式図
【図３】この発明による装置の走査機器と調整ユニットだけを示す図
【図４】補正プロセスの模式図
【図５】調整ユニット又はそれに付属する駆動機器の詳細図
【図１】
2007538276.tif 000003
【図２】
2007538276.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007538276.tif 000006
【図５】
2007538276.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月18日(2007.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、駆動機器と試料ステージから成る少なくとも一つの調整ユニットと、少なくとも一つの走査機器とを備えた、試料を光学的に走査するための装置とそれに対応する方法であって、白色光源が、試料ステージの下に配置されて、試料を透視し、そして試料の画像が、その上に配置された走査機器によって撮影され、更に、制御設備から制御される調整ユニットを用いて、試料を走査機器に対して、或いは走査機器を試料に対して動かし、試料の個別画像が、走査機器を用いて撮影され、それに続いて、制御設備で全体画像として組み立てられる装置及び方法に関する。従って、制御設備を含めた調整ユニットを用いて、走査機器に対して試料を動かす代わりに、（制御設備を介して）調整ユニットにより、全く同じように良好に試料に対して走査機器を動かすことができるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
冒頭に述べた実施形態の装置及びそれに対応する方法は、周知であり、その他の点に関しては、特許文献１又は特許文献２の枠組み内において記載されている。走査機器を用いて、試料の個別画像を撮影し、それに続いて制御設備で全体画像に組み立てられる場合、個別画像は、オーバーラップさせるか、或いは突き合わせて全体画像に繋ぎ合わせることができる。即ち、全体画像は、個別画像の格子構造であるか、或いはそのようなものから構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来の措置では、調整ユニット及び／又は走査機器での機械的な不正確さが、個別画像の組立てプロセスを難しくするという問題が生じている。その場合、実際従来では、個別画像を撮影する際に、調整ユニットにより、例えば、常に一方向に対してのみ試料を動かすことによって切り抜けていた。特に、数十の、しかも１００も無い個別画像から全体画像を組み立てることができることを考慮した場合、それは時間的な負担がかかるものである。
確かに、所謂トンネル又は原子力間顕微鏡では、基本的に場合によっては起こる機械的な不足分を補正することが知られている。しかし、それによって、冒頭に述べた措置は、決定的な影響を受けるものではない（特許文献３と４参照）。
【特許文献１】米国特許第４７６０３８５号明細書
【特許文献２】米国特許第４６７３９８８号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００１／００３０２８６号明細書
【特許文献４】米国特許第５８２５６７０号明細書
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この技術的な設定課題を解決するために、この発明の枠組み内における試料を光学的に走査するためのこの種の装置は、調整ユニット及び／又は走査機器の機械的な遊びを補償するために、或いはそれらに関する機械的な不足分を補償するために、試料に代わって、或いは試料に追加して走査される、所定の指標を備えたマスクを用いて、補正値を取得して、制御設備に保存しておき、調整プロセスの際に考慮することを特徴とする。
【国際調査報告】
2007538276.tif 000008
2007538276.tif 000009
2007538276.tif 000010
2007538276.tif 000011