(57)【要約】【課題】  微細パターン形成装置において、処理時間の延長を招くことなくメモリ容量の削減を図る。【解決手段】  ウエハの凹凸パターンを形成された第１ショットの表面に沿って第１の探針を相対移動した際の第１の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する凹凸情報読込み手段と、ウエハの表面に沿って第２の探針を相対移動するとともに第２の探針と該被加工基板との間に前記凹凸情報に応じた電圧を印加することにより前記第１領域の凹凸パターンに応じたパターンを前記被加工基板の表面に形成する凹凸情報書込み手段とを備える。【選択図】図１（ａ）
2005345400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸パターンを形成された平板の表面に沿って第１の探針を相対移動した際の第１の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する凹凸情報読込み手段と、
被加工基板の表面に沿って第２の探針を相対移動するとともに第２の探針と該被加工基板との間に前記凹凸情報に応じた電圧を印加することにより前記平板表面の凹凸パターンに応じたパターンを前記被加工基板の表面に形成する凹凸情報書込み手段と
を備えることを特徴とする微細パターン形成装置。
【請求項２】
前記平板が前記被加工基板の既に凹凸パターンを形成された領域の１つであることを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成装置。
【請求項３】
前記平板が複数の原版であり、前記第１の探針が各原版に対応して複数あり、前記凹凸情報読込み手段は複数の第１の探針を同期して各原版表面に対し相対移動させ、前記凹凸情報書込み手段は、前記複数の第１の探針の動きのそれぞれに基づいて検出された複数の凹凸情報の合成出力に応じた電圧を前記第２の探針と前記被加工基板との間に印加することを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成装置。
【請求項４】
前記第１の探針の相対移動と前記第２の探針の相対移動を同期して行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の微細パターン形成装置。
【請求項５】
前記第２の探針が複数あり、前記凹凸情報書込み手段は、第２の探針のそれぞれに個別に電圧を印加して、同時に複数の同じ凹凸パターンを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の微細パターン形成装置。
【請求項６】
前記複数の同じ凹凸パターンをそれぞれ別の被加工基板に形成することを特徴とする請求項５に記載の微細パターン形成装置。
【請求項７】
前記第１の探針は複数個がこれらを前記平板に個別に接近または離隔させる第１の探針微動手段を介して第１の探針ヘッドに保持されており、前記第２の探針は複数個がこれらを前記被加工基板に個別に接近または離隔させる第２の探針微動手段を介して第２の探針ヘッドに保持されており、前記凹凸情報読込み手段は第１の探針ヘッドを前記平板に対して相対的に平板表面上を移動させた際の複数の第１の探針の位置の変化を検出し、前記凹凸情報書込み手段は第１の探針に対応する第２の探針にそれぞれ前記凹凸情報読込み手段が読込んだ位置情報に応じた電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成装置。
【請求項８】
前記平板および被加工基板を搭載して移動するステージに基準マークを設け、該基準マークを計測する基準マーク計測手段を該ステージに対応して設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の微細パターン形成装置。
【請求項９】
基準マークの計測は、基準マークに対して第１の探針または第１の探針ヘッドを移動させ、該第１の探針の位置の変化または該第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を検出することにより行なう請求項８に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１０】
凹凸パターンを形成された第１の基板表面に沿って第１の探針を相対移動した際の第１の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する第１の凹凸情報読込み手段と、
凹凸パターンを形成された第２の基板表面に沿って第２の探針を相対移動した際の第２の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する第２の凹凸情報読込み手段と、
第１の凹凸情報読込み手段と第２の凹凸情報読込み手段が読み出した凹凸情報を比較する手段と
を備えることを特徴とする微細パターン検査装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の基板表面が同じ被加工基板における互いに別の領域であることを特徴とする請求項１０に記載の微細パターン検査装置。
【請求項１２】
前記第１の基板が第１の被加工基板であり、第２の基板が第２の被加工基板であることを特徴とする請求項１０に記載の微細パターン検査装置。
【請求項１３】
前記第２の探針が前記被加工基板に形成された複数の凹凸パターンのそれぞれに対応して複数あり、前記第２の凹凸情報読込み手段は第２の探針のそれぞれの動きから複数の凹凸情報を読込み、前記比較手段は、第２の凹凸情報読込み手段が読込んだ複数の凹凸情報のそれぞれと第１の凹凸情報読込み手段が読込んだ凹凸情報とを比較することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の微細パターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査プローブ顕微鏡を応用して基板上に微細パターンを形成する微細パターン形成装置に関するものである。また、微細パターンの形状測定による検査が可能な微細パターン検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の回路パターンの微細化に対応するために、極微細加工技術が必要とされている。波長に限界のある光リソグラフィーに代わる技術として、走査プローブ顕微鏡を使用した微細加工技術が提案されている。走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画に用いる場合、その走査速度が問題となるため、特許文献１に開示されているように複数のプローブを同時に走査することによって描画のスループットを向上させる方法が提案されている。
【特許文献１】米国特許第５，６６６，１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画に用いる場合、走査速度以外に、回路パターンデータを転写領域内のプローブの位置とその時の印加電圧のデータに変換する処理が問題となる。微細化が可能になる分、１転写領域分のデータ量も膨大になるため、変換処理部と変換処理前後のデータを蓄えるデータ蓄積部が必要になるとともに、上記変換処理に要する時間が描画のスループットに影響するおそれもある。前記特許文献１のように、同時に複数のプローブを走査するような場合も一度に扱うデータ量がプローブ数に比例して増大するため、このような変換処理に時間を要することが問題で
あった。また、描画されたパターンの検査についても微細化に伴い、時間がかかることが問題となっていた。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の微細パターン形成装置は、凹凸パターンを形成された平板の表面に沿って第１の探針を相対移動した際の第１の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する凹凸情報読込み手段と、被加工基板の表面に沿って第２の探針を相対移動するとともに第２の探針と該被加工基板との間に前記凹凸情報に応じた電圧を印加することにより前記平板表面の凹凸パターンに応じたパターンを前記被加工基板の表面に形成する凹凸情報書込み手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の微細パターン検査装置は、凹凸パターンを形成された第１の基板表面に沿って第１の探針を相対移動した際の第１の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する第１の凹凸情報読込み手段と、凹凸パターンを形成された第２の基板表面に沿って第２の探針を相対移動した際の第２の探針の動きに基づき該表面の凹凸情報を検出する第２の凹凸情報読込み手段と、第１の凹凸情報読込み手段と第２の凹凸情報読込み手段が読み出した凹凸情報を比較する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の微細パターン形成装置によれば、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画に用いる微細パターン形成装置において、被加工基板に書込むためのパターンの凹凸情報を、既成のパターンから読込み、読込んだ凹凸情報に基づいて書込み用プローブと被加工基板の間に印加する電圧を決定するようにしたため、書込み用プローブの位置や印加電圧などの大量の加工データを用意する必要がなく、また、印加電圧の算出に要する時間を短縮することができる。したがって、処理速度を落とすことなく、必要なメモリ容量を減少させることができる。
【０００７】
また、本発明の微細パターン検査装置によれば、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画検査に用いる微細パターン検査装置において、２つの凹凸パターンの凹凸情報を読込んで、これらを比較するようにしたため、描画結果の確認を容易に短時間で行なうことができる。また、２つの読取り用ヘッドで２つのステージ上の基板を同期して走査し、そのデータを直接比較するようにすれば、描画結果の確認をさらに容易に短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施態様を列挙する。
［実施態様１］  第１の探針が取り付けられた第１のカンチレバー、第２の探針が取り付けられた第２のカンチレバー、該第１と第２のカンチレバーの動きから前記第１と第２の探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、前記第１と第２の探針を被加工基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記第１と第２の探針を前記被加工基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第２の探針と前記被加工基板の間に電圧を印加する電圧印加手段、前記被加工基板が載置されたステージ、該ステージを前記被加工基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記被加工基
板に形成するパターンのデータから前記第２の探針の前記被加工基板上の位置とその時に必要とされる印加電圧を計算する加工データ演算手段、前記探針微動手段と前記探針移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段と前記加工データ演算手段を制御する制御手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の探針と第２の探針を前記探針移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記被加工基板に対して相対的に前記被加工基板表面上を移動させた際の前記第１の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探
針に印加する電圧を変化させることによって前記被加工基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【０００９】
本実施態様によれば、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画に用いる微細パターン形成装置において、一部領域に転写済みのパターンの凹凸情報を読込んで同時にその凹凸情報を同一ウエハの別転写領域に書込むようにしたので、書込み用プローブの位置や印加電圧などの大量の加工データを用意する必要がなく、データ量としては例えば１チップ分を用意するだけでよい。そのため、パターンデータから加工データへの変換に要する時間も短くて済み、データ変換処理が描画のスループットに影響するという問題を回避できる効果がある。
【００１０】
［実施態様２］  被加工基板表面上の第１の探針と第２の探針の該被加工基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様１に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様３］  第２の探針が複数あり、電圧印加手段により個別に電圧を印加して、同時に複数の同じパターンを形成する、実施態様１に記載の微細パターン形成装置。
【００１１】
［実施態様４］  探針が取り付けられた複数のカンチレバー、該複数のカンチレバーの動きからそれぞれの探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、前記複数の探針を被加工基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記複数の探針の所定数をそれぞれ平面内に配置して保持する第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッド、該第１と第２の探針ヘッドを前記被加工基板に対して個別に接近または離隔させる探針ヘッド微動手段、前記第１と第２の探針ヘッドを前記被加工基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針ヘッド移動手段、前記第２の探針ヘッドの複数の探針と前記被加工基板の間に個別に電圧を印加する電圧印加手段、前記被加工基板が載置されたステージ、該ステージを前記被加工基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記被加工基板に形成するパターンのデータから前記第２の探針ヘッドの前記被加工基板上の位置とその時に該第２の探針ヘッドの複数の探針にそれぞれ必要とされる印加電圧を計算する加工データ演算手段、前記探針微動手段と前記探針ヘッド微動手段と前記探針ヘッド移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段と前記加工データ演算手段を制御する制御手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の探針ヘッドと前記第２の探針ヘッドを前記
探針ヘッド移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記被加工基板に対して相対的に被加工基板表面上を移動させた際の前記第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探針ヘッドの対応する複数の探針に印加する電圧を個別に変化させることによって前記被加工基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【００１２】
本実施態様によれば、書込み用プローブを複数用意して、同時に複数の転写領域に書込みを行なうようにしたので、描画のスループットが向上する効果がある。さらに、読取り用のプローブと書込み用のプローブをそれぞれ平面内に複数配置して保持する読取り用ヘッドと書込み用ヘッドを用意し、これらを同期して走査するようにしたので、同時に描画できる転写領域が拡大し、スループットをより向上させる効果を有する。
【００１３】
［実施態様５］  被加工基板表面上の第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッドの該被加工基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様４に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様６］  第２の探針ヘッドが複数あり、電圧印加手段により個別に電圧を印加して、同時に複数の同じパターンを形成する、実施態様４に記載の微細パターン形成装置。
【００１４】
［実施態様７］  第１の探針が取り付けられた第１のカンチレバー、第２の探針が取り付けられた第２のカンチレバー、該第１と第２のカンチレバーの動きから前記第１と第２の探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、第１の基板が載置された第１のステージ、第２の基板が載置された第２のステージ、前記第１の探針を前記第１の基板に対して、前記第２の探針を前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記第１と第２の探針をそれぞれ前記第１と第２の基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第２の探針と前記第２の基板の間に電圧を印加する電圧印加手段、前記第１と第２のステージをそれぞれ前記第１と第２の基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段を制御する制御手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の探針を前記第１の基板表面上で、前記第２の探針を前記第２の基板表面上でそれぞれ前記探針移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記第１と第２の基板に対して相対的に移動させた際の前記第１の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探針に印加する電圧を変化させることによって前記第２の基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【００１５】
本実施態様では、原版が載置されたステージと被加工基板が載置されたステージを用意し、原版上を読取り用ヘッドで、被加工基板上を書込み用ヘッドで同期して走査するようにしたので、パターンデータ自体が不要になり、加工データへの変換処理部と該データの蓄積部も不要となるので、装置の構成が簡略化される効果がある。原版としてパターンの転写された被加工基板を使用することも出来るので、原版作成のコストを低減する効果もある。また、被加工基板が載置されたステージを複数用意することで、同時に複数の被加工基板へのパターン転写が可能となり、スループットを大幅に向上させる効果を有する。
【００１６】
［実施態様８］  第１の探針が取り付けられた第１のカンチレバー、第２の探針が取り付けられた第２のカンチレバー、該第１と第２のカンチレバーの動きから前記第１と第２の探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、第１の基板が載置された第１のステージ、第２の基板が載置された第２のステージ、前記第１の探針を前記第１の基板に対して、前記第２の探針を前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記第１と第２の探針をそれぞれ前記第１と第２の基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第２の探針と前記第２の基板の間に電圧を印加する電圧印加手
段、前記第１と第２のステージをそれぞれ前記第１と第２の基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段を制御する制御手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の基板が載置された第１のステージと対応する前記第１の探針の組合せが複数あり、複数の前記第１の探針を対応する複数の前記第１の基板表面上で、前記第２の探針を前記第２の基板表面上でそれぞれ前記探針移動手段または前記ステージ駆動手段によって、複数の前記第１の基板と前記第２の基板に対して相対的に移動させた際の複数の前記第１の探針の位置の変化をそれぞれ探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の複数の出力を合成した合成出力を生成し、該合成出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探針に印加する電圧を変化させることによって前記第２の基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【００１７】
本実施態様によれば、原版が載置されたステージを複数用意して、それぞれの読取り用ヘッドで得られるパターン情報を合成して書込み用ヘッドに印加電圧として供給するようにしたので、複雑なパターンも複数の原版に分割して作成することが出来、原版の作成コストを低減させる効果がある。
【００１８】
［実施態様９］  第１の探針の第１の基板に対する相対的移動と第２の探針の第２の基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様７または８に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様１０］  第１の探針の移動速度に対する第２の探針の移動速度もくは第１のステージの駆動速度に対する第２のステージの駆動速度に所定の比率を持たせて同期して移動させる、実施態様９に記載の微細パターン形成装置。
本実施態様によれば、読取り用ヘッドと書込み用ヘッドの走査速度に一定の比率を持たせるようにしたので、縮小もしくは拡大描画を可能とするとともにプロセス歪みやステージ間の機差、倍率誤差などの補正を可能とする効果がある。縮小描画が可能となったことで、原版のパターンを拡大して作成でき、寸法精度への要求が緩和される効果も有する。
【００１９】
［実施態様１１］  第２のステージが複数あり、同時に複数の第２の基板に第１の基板と同じパターンを形成する、実施態様７または８に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様１２］  第１の基板が原版で、第２の基板が被加工基板である、実施態様７または８に記載の微細パターン形成装置。
【００２０】
［実施態様１３］  探針が取り付けられた複数のカンチレバー、該複数のカンチレバーの動きからそれぞれの探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、第１の基板が載置された第１のステージ、第２の基板が載置された第２のステージ、前記複数の探針を前記第１の基板または前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記複数の探針の所定数を平面内に配置して保持する第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッド、該第１の探針ヘッドを前記第１の基板に対して、該第２の探針ヘッドを前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針ヘッド微動手段、前記第１と第２の探針ヘッドをそれぞれ前記第１と第２の基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第２の探針ヘッドの複数の探針と前記第２の基板の間に電圧を印加する電圧印加手段、前記第１と第２のステージをそれぞれ前記第１と第２の基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針ヘッド微動手段と前記探針ヘッド移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の探針ヘッドを前記第１の基板表面上で、前記第２の探針ヘッドを前記第２の基板表面上でそれぞれ前記探針ヘッド移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記第１と第２の基板に対して相対的に移動させた際の前記第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探針ヘッドの対応する複数の探針に印加する電圧を変化させることによって前記第２の基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【００２１】
［実施態様１４］  探針が取り付けられた複数のカンチレバー、該複数のカンチレバーの動きからそれぞれの探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、第１の基板が載置された第１のステージ、第２の基板が載置された第２のステージ、前記複数の探針を前記第１の基板または前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記複数の探針の所定数を平面内に配置して保持する第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッド、該第１の探針ヘッドを前記第１の基板に対して、該第２の探針ヘッドを前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針ヘッド微動手段、前記第１と第２の探針ヘッドをそれぞれ前記第１と第２の基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第２の探針ヘッドの複数の探針と前記第２の基板の間に電圧を印加する電圧印加手段、前記第１と第２のステージをそれぞれ前記第１と第２の基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針ヘッド微動手段と前記探針ヘッド移動手段と前記電圧印加手段と前記ステージ駆動手段からなる微細パターン形成装置であって、前記第１の基板が載置された第１のステージと対応する前記第１の探針ヘッドの組合せが複数あり、複数の前記第１の探針ヘッドを対応する複数の前記第１の基板表面上で、前記第２の探針ヘッドを前記第２の基板表面上でそれぞれ前記探針移動手段または前記ステージ駆動手段によって、複数の前記第１の基板と前記第２の基板に対して相対的に移動させた際の複数の前記第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化をそれぞれ探針位置検出手段によって検出し、該探針位置検出手段の複数の出力を対応する探針ごとに合成した複数の合成出力を生成し、該合成出力に応じて前記電圧印加手段により前記第２の探針ヘッドの対応する複数の探針に印加する電圧を変化させることによって前記第２の基板上にパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【００２２】
［実施態様１５］  第１の探針ヘッドの第１の基板に対する相対的移動と第２の探針ヘッドの第２の基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様１３または１４に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様１６］  第１の探針ヘッドの移動速度に対する第２の探針ヘッドの移動速度もしくは第１のステージの駆動速度に対する第２のステージの駆動速度に一定の比率を持たせて同期して移動させる、実施態様１５に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様１７］  第２のステージが複数あり、同時に複数の第２基板に第１の基板と同じパターンを形成する、実施態様１３または１４に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様１８］  第１の基板が原版で、第２の基板が被加工基板である、実施態様１３または１４に記載の微細パターン形成装置。
【００２３】
［実施態様１９］  ステージ駆動手段がパルスコントローラと第１のステージ用ドライバと第２のステージ用ドライバとからなり、制御手段により与えられた駆動指令に応じてパルスコントローラが出力するパルス列を前記第１のステージ用ドライバと前記第２のステージ用ドライバに同時に入力する、実施態様９または１５に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様２０］  パルスコントローラから出力され、第１のステージ用ドライバに入力されるパルスを分周もしくは逓倍して第２のステージ用ドライバに同時に入力することにより、該第１のステージの駆動速度と該第２のステージの速度に一定の比率を持たせる、実施態様１９に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様２１］  第２のステージと第２のステージ用ドライバの組合せが複数あり、パルスの分周比もしくは逓倍比が異なる、実施態様２０に記載の微細パターン形成装置。
［実施態様２２］  原版がパターンの形成された被加工基板である、実施態様１２または１８に記載の微細パターン形成装置。
【００２４】
［実施態様２３］  第１の探針が取り付けられた第１のカンチレバー、第２の探針が取り付けられた第２のカンチレバー、該第１と第２のカンチレバーの動きから前記第１と第２の探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、前記第１と第２の探針を基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記第１と第２の探針を前記基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記基板が載置されたステージ、該ステージを前記基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針移動手段と前記ステージ駆動手段を制御する制御手段からなる微細パターン検査装置であって、前記第１の探針と第２の探針を前記探針移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記基板に対して相対的に前記基板表面上を移動させた際の前記第１の探針の位置の変化と前記第２の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、２つの探針同士の位置の変化を比較することを特徴とする微細パターン検査装置。
【００２５】
本実施態様によれば、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画検査に用いる微細パターン検査装置において、同一基板上の異なる領域を２つの読取り用プローブまたは読取り用ヘッドで操作して、そのデータを比較するようにした。また、２つの読取り用ヘッドで２つのステージ上の基板を同期して走査し、そのデータを直接比較するようにしたので、描画結果の確認が容易に短時間で行なえる効果を有する。
【００２６】
［実施態様２４］  基板表面上の第１の探針と第２の探針の該基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様２３に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様２５］  探針が取り付けられた複数のカンチレバー、該複数のカンチレバーの動きからそれぞれの探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、前記複数の探針を基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記複数の探針の所定数をそれぞれ平面内に配置して保持する第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッド、該第１と第２の探針ヘッドを前記基板に対して個別に接近または離隔させる探針ヘッド微動手段、前記第１と第２の探針ヘッドを前記基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針ヘッド移動手段、前記基板が載置されたステージ、該ステージを前記基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針ヘッド微動手段と前記探針ヘッド移動手段と前記ステージ駆動手段を制御する制御手段からなる微細パターン検査装置であって、前記第１の探針ヘッドと前記第２の探針ヘッドを前記探針ヘッド移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記基板に対して相対的に該基板表面上を移動させた際の前記第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化と、前記第２の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、２つの探針ヘッドの相対応する探針同士の位置の変化を比較することを特徴とする微細パターン検査装置。
【００２７】
［実施態様２６］  基板表面上の第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッドの該基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様２５に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様２７］  探針が取り付けられた複数のカンチレバー、該複数のカンチレバーの動きからそれぞれの探針の位置を個別に検出する探針位置検出手段、第１の基板が載置された第１のステージ、第２の基板が載置された第２のステージ、前記複数の探針を前記第１の基板または前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針微動手段、前記複数の探針の所定数を平面内に配置して保持する第１の探針ヘッドと第２の探針ヘッド、該第１の探針ヘッドを前記第１の基板に対して、該第２の探針ヘッドを前記第２の基板に対して個別に接近または離隔させる探針ヘッド微動手段、前記第１と第２の探針ヘッドをそれぞれ前記第１と第２の基板に対して平行な面内で個別に移動させる探針移動手段、前記第１と第２のステージをそれぞれ前記第１と第２の基板の表面と同じ面内方向に移動させるステージ駆動手段、前記探針微動手段と前記探針ヘッド微動手段と前記探針ヘッド移動手段と前記ステージ駆動手段からなる微細パターン検査装置であって、前記第１の探針ヘッドを前記第１の基板表面上で、前記第２の探針ヘッドを前記第２の基板表面上でそれぞれ前記探針ヘッド移動手段または前記ステージ駆動手段によって、前記第１と第２の基板に対して相対的に移動させた際の前記第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化と、前記第２の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を前記探針位置検出手段によって検出し、２つの探針ヘッドの相対応する探針同士の位置の変化を比較することを特徴とする微細パターン検査装置。
【００２８】
［実施態様２８］  第１の探針ヘッドの第１の基板に対する相対的移動と第２の探針ヘッドの第２の基板に対する相対的移動が同期して行なわれる、実施態様２７に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様２９］  第１の基板が原版で、第２の基板が被加工基板である、実施態様２７に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様３０］  原版がパターンの形成された被加工基板である、実施態様２９に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様３１］  ステージに基準マークを設け、該基準マークを計測する基準マーク計測手段を該ステージに対応して設けた、実施態様１、４、７、８、１３、１４に記載の微細パターン形成装置ならびに実施態様２３、２５、２７に記載の微細パターン検査装置。
［実施態様３２］  基準マークの計測は、基準マークに対して第１の探針または第１の探針ヘッドを移動させ、該第１の探針の位置の変化または該第１の探針ヘッドの複数の探針の位置の変化を検出することにより行なう、実施態様３１に記載の微細パターン形成装置ならびに微細パターン検査装置。
【実施例】
【００２９】
以下に本発明に好適ないくつかの実施例を説明する。
［実施例１］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る微細パターン形成装置の構成図である。図１（ａ）において、１２１は導電性の第１プローブ１１１を有するカンチレバーで、該第１プローブ１１１のウエハ表面への接近・退避を行なうプローブｚ駆動機構１３１に保持されている。１４１は該プローブｚ駆動機構１３１や第１プローブ１１１をウエハＷの表面に沿って移動させるプローブｘｙ移動機構である。１５１はカンチレバーのたわみを検出するカンチレバー変位検出部で、例えばカンチレバーにレーザ光を照射するレーザ投光部とカンチレバーからの反射光を受光するセンサからなり、プローブｚ駆動機構１３１にカンチレバー変位信号１６１をフィードバックする。
【００３０】
２２１は導電性の第２プローブ２１１を有するカンチレバーで、該第２プローブ２１１のウエハ表面への接近・退避を行なうプローブｚ駆動機構２３１に保持されている。２４１は該プローブｚ駆動機構２３１や第２プローブ２１１をウエハＷの表面に沿って移動させるプローブｘｙ移動機構である。２５１はカンチレバーのたわみを検出するカンチレバー変位検出部で、１５１と同じく、プローブｚ駆動機構２３１にカンチレバー変位信号２６１をフィードバックする。
【００３１】
３０１は、基板Ｗと前記第１プローブ１１１に働く原子間力が一定になるように前記カンチレバー変位検出部１５１のカンチレバー変位信号１６１をプローブｚ駆動機構１３１にフィードバックした際に該プローブｚ駆動機構１３１に与えられる指令値の変化分で、基板ＷのパターンＰの凹凸情報に対応するものである。５０１及び５０２はそれぞれプローブｘｙ移動機構１４１及び２４１に与えられるプローブｘｙ移動指令で、５１１及び５１２はそれぞれプローブｚ駆動機構１３１及び２３１に与えられるプローブｚ駆動指令である。５２２は該プローブｚ駆動指令５１２によるプローブｚ駆動機構２３１の動きをモニタするために制御装置１へフィードバックされるプローブｚ駆動量モニタ信号である。６０１は、プローブ印加電圧発生装置３から第２プローブ２１１に与えられるプローブ印加電圧である。
【００３２】
１は制御装置で装置全体の制御を司る。２は加工データ演算装置で、転写領域のパターンデータからプローブ及びステージの位置と対応する印加電圧を演算処理し、加工データ５２０として制御装置１に伝える。３は制御装置１からのプローブ電圧印加指令５１３またはパターン凹凸情報３０１に応じてプローブ２１１に印加する電圧を発生するプローブ印加電圧発生装置である。４は制御装置１からステージ駆動指令５１４に応じてステージを駆動するためのドライバ出力４１１を発生させるステージ駆動装置である。１０はウエハＷを載置してｘｙ方向に移動可能なステージである。なお、図１において破線で囲まれた、プローブ、カンチレバー、プローブｚ駆動機構、プローブｘｙ移動機構、カンチレバー変位検出部をひとまとめにして説明の都合上、プローブユニットと呼び、１９１を第１のプローブユニット、２９１を第２のプローブユニットと称する。
【００３３】
以上のように構成される装置の動作及び作用について図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るウエハ上の転写領域配置図である。ここで、図２（ａ）の領域１は加工データ演算装置２によって生成された１チップ分の加工データを用いて、第２プローブ２１１によりパターン（図１（ａ）におけるパターンＰ）が形成されているものとする。なお、該パターンは別の加工装置によって形成されたものであってもよい。
また、図１（ａ）において、第１プローブ１１１と第２プローブ２１１のプローブｘｙ移動機構１４１と２４１は、いずれもステージ１０とは別の、図示しない同一部材上に支持されているものとする。
【００３４】
まず、図２（ａ）のように、制御装置１によりステージ１０及びプローブｘｙ移動機構１４１、２４１を駆動して、第１プローブユニット１９１を領域１でパターンの存在する最外角の位置に移動させ、第２プローブユニット２９１をパターンの形成されていない領域２の対応する位置に移動させる。次に、２つのプローブ１１１、２１１をそれぞれのプローブｚ駆動機構１３１、２３１によりウエハＷ表面に近付ける。そして、各プローブとウエハＷとの間の原子間力が一定になるように、カンチレバー変位検出部１５１、２５１からのカンチレバー変位信号１６１、２６１によるそれぞれのプローブｚ駆動機構１３１、２３１のフィードバック制御を開始する。
【００３５】
次に、プローブｘｙ移動機構１４１、２４１を同期して同じ方向に駆動し、第１プローブ１１１が領域１内を、第２プローブ２１１が領域２内を走査するように動かす。この時、第１プローブは領域１に形成済みのパターンの凹凸に応じて前述のフィードバック制御によりｚ方向の位置が変化し、その変化はパターン凹凸情報３０１としてプローブ印加電圧発生装置３に入力される。プローブ印加電圧発生装置３は、このパターン凹凸情報３０１に応じて第２プローブ２１１に印加するプローブ印加電圧６０１を発生する。この結果、第１プローブによって読込まれた領域１のパターン情報が第２プローブにより領域２に書込まれる。ここでプローブｘｙ移動機構１４１、２４１が（図示しない）粗動部と微動部の組合せからなり、粗動部の代わりをステージの駆動で行なう場合は、微動部のストロークの端まで来たら、読込みと書込みの動作を中断し、プローブｚ駆動機構１３１、２３１により各プローブを一旦、ウエハＷの表面から退避させてステージ１０を上記微動部のストローク分、プローブ移動方向とは逆に移動させる。そして、プローブｘｙ移動機構１４１、２４１の微動部により各プローブ１１１、２１１を移動させて中断前の位置に戻した後、プローブｚ駆動機構１３１、２３１により再びウエハＷ表面に各プローブを近付け
、上記と同様に２つのプローブを走査してパターンの読込みと書込みを再開する。これを領域１の全てについて行なうことにより、領域１のパターンが領域２に転写される。なお、プローブｘｙ移動機構１４１、２４１を固定したまま、ステージ１０のみを動かして２つのプローブを走査するようにしてもよい。この場合、各プローブは転写領域の端まで走査した時にウエハ表面から一旦退避され、ステージを次の走査線に移動させた後、ウエハ表面に戻される。
【００３６】
次に、領域３にパターン転写する場合は、それぞれプローブｘｙ移動機構１４１、２４１により第１プローブを領域２へ、第２プローブを領域３の対応する位置へ移動させるか、または２つのプローブの位置関係を保ったまま、第１プローブが領域２のパターンのある最外角に来るようにステージ１０を移動させる。以後は、上記と同様にして、２つのプローブを同期してウエハ上を走査させながら、領域２に転写されたパターンの凹凸情報を第１プローブ１１１で読取り、第２プローブ２１１により領域３へのパターンの書込みを行なう。領域４への書込みも同様にして行なわれる。領域８へパターン転写する場合は、第１プローブ１１１を再び領域１に移動させ、第２プローブ２１１を領域８へ移動させて上記の転写動作を行なう。以後の領域７、６、５へのパターン転写は上記の領域２、３、４へのパターン転写と同じようにして行なわれる。なお、第１プローブは領域１のみを走査し、第２プローブで残りの転写領域への書込みを行なうようにしてもよい。このようにして、１転写領域ずつ転写してウエハＷ上の全転写領域へのパターン転写を行なう。なお、２つのプローブを同期して走査しないで、第１プローブで所定距離のパターン凹凸情報を読込んでから、第２プローブで書込みを行なうようにし、これを繰り返してパターン転写を行なうようにしてもよい。また、第２プローブ２１１に電圧を印加せずに、転写されたパターン上を走査することによりプローブｚ駆動量モニタ信号５２２から転写されたパターンの凹凸情報が得られる。これを制御装置１で前述の加工データと比較することにより、パターンの転写状況の確認をすることが出来る。
【００３７】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）は、第２プローブユニットが複数ある場合を示す。プローブユニット２９１〜２９３には、３つの第２プローブと各第２プローブに対応して個々に図１のプローブユニット２９１に示すような、プローブｚ駆動機構、プローブｘｙ移動機構、カンチレバー変位検出部が用意され、それぞれの第２プローブにはプローブ印加電圧発生装置３からのプローブ印加電圧が供給される。この場合、第１プローブと同期して各第２プローブを走査し、前述のように制御することにより、領域１のパターンを領域２、３、４に同時に転写することができる。また、領域８、９、１６を図２（ａ）で説明した方法で転写した後、図２（ｂ）の方法で残りの領域の転写を行なえば、スループットの向上が計れる。以上のように実施例１では、パターンデータが領域１の分だけでよく、パターンデータをプローブの位置や印加電圧といった加工データに変換する処理時間が大幅に短縮されるとともに変換前後のデータを蓄積するための大量のメモリ等も不要となる。なお、説明の都合上、第１プローブを読取り用とし、第２プローブを書込み用としたが、いずれのプローブとも読取りと書込みの両方が可能な構成とすることも出来る。
【００３８】
［実施例２］
図３は、本発明の第２の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。実施例１との違いは、第１のプローブ及び第２のプローブを複数にし、所定数ごとにホルダーで保持するマルチプローブ構成とした点である。図３において、第１プローブ１１１〜１１４を有するカンチレバー１２１〜１２４は個別のプローブｚ駆動機構１３１〜１３４を介してホルダー１７１に保持される。ホルダー１７１はホルダーｚ駆動機構１８１を介してヘッドｘｙ移動機構１４１に保持される（以後、これらを一まとめにして読取り用ヘッド１０１と呼ぶ）。また、第２プローブ２１１〜２１４を有するカンチレバー２２１〜２２４は個別のプローブｚ駆動機構２３１〜２３４を介してホルダー２７１に保持される。ホルダー２７１はホルダーｚ駆動機構２８１を介してヘッドｘｙ移動機構２４１に保持される（同じく一まとめにして書込み用ヘッド２０１と呼ぶ）。なお、図３では各カンチレバーの変位を検出するカンチレバー変位検出部は図示を省略している。
【００３９】
３００は第１プローブの各プローブｚ駆動機構の駆動量から得られるパターン凹凸情報で、一まとめにして破線で示している。６００は該パターン凹凸情報３００に対応して、プローブ印加電圧発生装置３から出力される各第２プローブのプローブ印加電圧で、同じく破線で一まとめにして示している。第１プローブ１１１〜１１４の相対的配置と第２プローブ２１１〜２１４の相対的配置は等しくしてある。例えば、第１プローブ同士の間隔と第２プローブ同士の間隔は同じである。
【００４０】
この構成において、ウエハＷ表面へのプローブの接近、退避はホルダーｚ駆動機構１８１、２８１で行ない、各プローブとウエハ表面との原子間力を一定に保つための制御はプローブごとにプローブｚ駆動機構１３１〜１３４、２３１〜２３４で行なう。パターンの転写は、実施例１と同様に、ヘッドｘｙ移動機構１４１と２４１を同期して走査する際か、またはステージ１０を駆動する際に、第１プローブ１１１〜１１４で読込んだパターンＰの凹凸情報をそれぞれ対応する第２プローブ２１１〜２１４により別転写領域に書込むことにより行なう。このようにして一度に転写できるパターンデータがプローブ数に比例して増えるので、スループットを向上させることができる。
【００４１】
また、図２（ｂ）で第２プローブを複数配置して書込みを行なったように、書込み用ヘッド２０１を複数配置して同時に異なる転写領域に書込みを行なうようにすれば、更にスループットの向上を計ることができる。なお、実施例１と同様に、２つのヘッドを同期して走査しないで、読取り用ヘッドで所定距離のパターン凹凸情報を読込んでから、書込み用ヘッドで書込みを行なうようにし、これを繰り返してパターン転写を行なうようにしてもよい。なお、説明の都合上、読取り用ヘッドと書込み用ヘッドとしたが、いずれのヘッドとも読取りと書込みの両方が可能な構成とすることも出来る。
【００４２】
［実施例３］
図４は、本発明の第３の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。第２の実施例との違いは、被加工基板が載置されたステージを複数用意し、対応する書込み用ヘッドも複数用意した点である。図４において、Ｍは全面（全転写領域）にパターンの形成された原版で、Ｗ１〜Ｗ８は該パターンを転写するためのウエハである。１１及び２１〜２８はそれぞれ原版またはウエハが載置されたステージで、ステージ駆動装置４からのドライバ出力４１１、４２１により駆動される。１０１は読取り用ヘッドで、２０１〜２０８は書込み用ヘッドである。３００は図３で説明したように読取り用ヘッドの複数の第１プローブを原版表面との原子間力が一定となるように制御することで得られる原版のパターン凹凸情報で、６００は該パターン凹凸情報３００に対応して、プローブ印加電圧発生装置３から出力されて読取り用ヘッドの各第１プローブと対応する複数の書込み用ヘッドの各第２プローブに印加されるプローブ印加電圧で、いずれも一まとめにして破線で示している。
【００４３】
この構成において、パターンの転写は以下のようにして行なわれる。まず、読取り用ヘッド１０１が原版Ｍ上の特定位置（例えば領域１）に来るように、ステージ１１と読取り用ヘッド１０１のヘッドｘｙ移動機構（図３では１４１に相当）を駆動する。同様にして書込み用ヘッド２０１〜２０８が各基板Ｗ１〜Ｗ８の対応する位置（例えば領域１）に来るように、ステージ２１〜２８とヘッドｘｙ移動機構２４１〜２４８（図示せず）を駆動する。次に、読取り用ヘッド１０１のホルダーｚ駆動機構（図３では１８１に相当）を駆動して読取り用ヘッド１０１の各第１プローブ（図３では１１１〜１１４に相当）を原版表面に近付ける。続いて、各第１プローブと原版Ｍとの間の原子間力が一定になるように、カンチレバー変位信号によるそれぞれのプローブｚ駆動機構（図３の１３１〜１３４）のフィードバック制御を開始する。書込み用ヘッド２０１〜２０８についても同様で、それぞれの書込み用ヘッドのホルダーｚ駆動機構を駆動して書込み用ヘッドの各第２プローブをそれぞれの基板表面に近付ける。続いて、各第２プローブと対応する基板との間の原子間力が一定になるように、カンチレバー変位信号によるそれぞれのプローブｚ駆動機構のフィードバック制御を開始する。次に、全てのヘッドのヘッドｘｙ駆動機構またはステ
ージ１１、２１〜２８を同期して駆動することにより、読取り用ヘッド１０１及び書込み用ヘッド２０１〜２０８を原版及び基板上で走査させる。このとき、読取り用ヘッド１０１の各第１プローブで得られた原版Ｍのパターン凹凸情報３００を元に、プローブ印加電圧発生装置３によって書込み用ヘッド２０１〜２０８の対応する第２プローブにプローブ印加電圧６００を印加する。これにより、同時に複数の基板に原版のパターン転写を行なうことができるので、大幅なスループットの向上が可能となる。なお、原版として、パターンの転写された基板を用いてもよい。また、実施例２と同様に、全てのヘッドを同期して走査しないで、読取り用ヘッドで所定距離のパターン凹凸情報を読込んでから、複数の書込み用ヘッドで書込みを行なうようにし、これを繰り返してパターン転写を行なうようにしてもよい。
【００４４】
［実施例４］
図５は、本発明の第４の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。また、図６はパターン合成の模式図である。実施例３との違いは、原版がＭ１、Ｍ２と複数になり、それらから得られるパターン凹凸情報を重畳してプローブ印加電圧発生装置に入力するようにしたことである。図５において、３１０は２つの読取り用ヘッド１０１と１０２からそれぞれ得られる原版Ｍ１のパターン凹凸情報３０１と原版Ｍ２のパターン凹凸情報３０２を対応するプローブごとに足し合わせて、プローブ印加電圧発生装置３に入力する足し算器である。原版Ｍ２のパターン凹凸情報３０２は、読取り用ヘッド１０２のヘッドｘｙ駆動機構またはステージ１２を、読取り用ヘッド１０１のヘッドｘｙ移動機構またはステージ１１と同期して駆動することにより得ることが出来る。図６（ａ）において、原版Ｍ１の領域１のパターンがＡで、原版Ｍ２の領域１のパターンがＢのようなものであったとすると、図５の足し算器３１０の動作によって、基板Ｗ１〜Ｗ８の領域１に転写されるパターンはＣのようなものになる。また、図６（ｂ）に示すように、特殊機能を有するチップ（パターンＤ）を原版Ｍ１に、共通機能を有するチップ（パターンＥ）を原版Ｍ２に分けて作成しておき、両方の機能を有するチップ（パターンＦ）として作成することも出来る。このように原版を複数用意することで、複雑な凹凸パターンの転写も容易に行なうことができるとともに、原版当たりのコストを低減することが出来る。以上、足し算器を用いて２つの凹凸情報を重畳して合成する場合を説明したが、引き算器を用いたり、足し算器と引き算器を組み合せて３つ以上の凹凸情報を合成することも可能である。
【００４５】
［実施例５］
図７は、本発明の第５の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。実施例３との違いは、被加工基板が載置された複数のステージの駆動速度を変えられるようにした点である。図７において、４は前述のようにステージ駆動装置で、４０１は制御装置１からのステージ駆動指令５１４を受けて、ドライバに与える駆動パルスを出力するパルスコントローラである。４１１Ｄは原版ステージ１１用のドライバで、４１１はその出力である。４２１Ｄ〜４２９Ｄはそれぞれ基板ステージ２１〜２９用のドライバで、４２１〜４２９はそれぞれの出力である。４３１〜４３９は分周・逓倍器で、パルスコントローラ４０１から出力される駆動パルス４０２を４３１はｌ／ｋ倍した駆動パルス４４１として、４３２はｎ／ｍ倍した駆動パルス４４２として、４３９はｐ／ｏ倍した駆動パルス４４９としてそれぞれ出力する（ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは任意の整数）。この結果、ステージ駆動装置４によって同期して駆動されても、ステージ２１〜２９の各速度はステージ１１の速度に対して一定の比率のかかったものとなる。なお、図示して説明しないが、読取り用ヘッド１０１のヘッドｘｙ移動機構の速度に対して、書込み用ヘッド２０１、２０２、２０９の各ヘッドｘｙ移動機構の速度はそれぞれｌ／ｋ倍、ｎ／ｍ倍、ｐ／ｏ倍に設定されているものとする。このような構成において、実施例３で説明したようなパターン転写動作を行なうと、基板Ｗ１に転写されるパターンの大きさは原版Ｍのパターンのｌ／ｋ倍となる。同様に、基板Ｗ３、Ｗ９に転写されるパターンの大きさはそれぞれ原版Ｍのパターンのｎ／ｍ倍、ｐ／ｏ倍となる。この結果、原版を線幅精度の緩やかな大きさで作成しておいて、パターン転写により所望の線幅精度のパターンに縮小することも出来るので、原版の作成コストを抑えられる。また、プロセス歪みやステージ間の機差、倍率誤差なども上記分周・逓倍器の設定を逐次変えることで補正することが出来る。なお、実施例２と同様に、全てのヘッドを同期して走査しないで、読取り用ヘッドで所定距離のパターン凹凸情報を読込んでから、書込み用ヘッドで書込みを行なうようにし、これを繰り返してパターン転写を行なうようにしてもよい。
【００４６】
［実施例６］
図８（ａ）は、本発明の第６の実施例に係る微細パターン検査装置の構成図である。図１と同じ機能を有するものは同じ番号を付している。図８（ａ）において、基板Ｗが載置されたステージ１０と２つの読取り用プローブユニット１９１、１９２があり、該プローブユニットからはプローブｚ駆動量モニタ信号５２１、５２２がそれぞれ取り出され、制御装置１に入力されている。以上の構成において、読取り用プローブユニットの１９１と１９２を同期して移動させるかステージ１０を駆動させて、２つの読取り用プローブユニットを基板Ｗ上を走査させる。この時のプローブｚ駆動量モニタ信号５２１、５２２を制御装置１内で比較することにより、２つの読取りプローブで走査した転写領域のパターンの出来具合を比較することが出来る。比較はプローブｚ駆動量モニタ信号（凹凸情報）を制御装置内に蓄積して転写領域ごとに行なってよいし、基板全面の走査が終わってから行なってもよい。なお、上記走査を同期して行なわずに、２つの読取り用プローブユニットを所定量ずつ交互に走査した後、制御装置内に蓄積した状態で凹凸情報を比較するようにしてもよい。このようにして、同一基板内でのパターン検査や評価を容易に行なうことが出来る。
【００４７】
［実施例７］
図８（ｂ）は、本発明の第７の実施例に係る微細パターン検査装置の構成図である。図１及び図３と同じ機能を有するものは同じ番号を付している。実施例６との違いは、読取り用プローブをマルチ化した読取り用ヘッドとした点である。図８（ｂ）において、基板Ｗが載置されたステージ１０と２つの読取り用ヘッド１０１、１０２があり、該読取り用ヘッドからは複数のプローブのプローブｚ駆動量モニタ信号が読取り用ヘッドごとにまとめられて５２１０、５２２０として取り出され、制御装置１に入力されている。
【００４８】
以上の構成において、読取り用ヘッドの１０１と１０２を同期して移動させるかステージ１０を駆動させて、２つの読取り用ヘッドを基板Ｗ上を走査させる。この時の２つのヘッドの対応する複数のプローブ同士のｚ駆動量モニタ信号５２１０、５２２０を制御装置１内で比較することにより、２つの読取りヘッドで走査した転写領域のパターンの出来具合を比較することが出来る。比較はプローブｚ駆動量モニタ信号（凹凸情報）を制御装置内に蓄積して転写領域ごとに行なってよいし、基板全面の走査が終わってから行なってもよい。なお、上記走査を同期して行なわずに、２つの読取り用ヘッドを所定量ずつ交互に走査した後、制御装置内に蓄積した状態で凹凸情報を比較するようにしてもよい。このようにして、同一基板内でのパターン検査や評価を容易に行なうことが出来るとともに、マルチプローブの読取り用ヘッドを使用することで検査スループットを向上することが出来る。
【００４９】
［実施例８］
図９は、本発明の第８の実施例に係る微細パターン検査装置の構成図である。図１、図３及び図４と同じ機能を有するものは同じ番号を付している。図９において、３つの読取り用ヘッド１０１〜１０３と２つのステージ１１、１２があり、３つの読取り用ヘッドからは実施例７と同様に、読取り用ヘッドごとに複数のプローブのプローブｚ駆動量モニタ信号がまとめられ、５２１０〜５２３０として取り出され、制御装置１に入力されている。ステージ１１には原版Ｍが載置され、ステージ１２には原版Ｍのパターンが転写された基板Ｗが載置されている。７０１、７０２はステージ１１、１２にそれぞれ設置された基準マークで、８０１、８０２は該基準マークのずれを計測するための基準マーク計測用光学系であり検査装置の図示しない基準面に固定されている。ステージの初期化を行なうたびに、前記基準マークを基準マーク計測用光学系により計測し、初期化原点からのずれ量を計測する。制御装置１はステージ駆動装置４にステージ駆動指令５１４を与える際は、そのずれ量５８１、５８２を考慮して駆動指令を与える。これにより複数のステージの座標原点を同じ装置基準に揃えることが出来る。この基準マークを使用した初期化原点ずれの補正は、前述の微細パターン形成装置における実施例１から５及び上記微細パターン検査装置の実施例６、７にも適用でき、同様の効果が得られる。
【００５０】
なお、基準マークを凹凸を有するパターンとすることで、読取り用ヘッド１０１、１０２（１０３）で上記ずれ量を計測することも出来る。以上の構成において、検査装置としての動作は以下のようになる。読取り用ヘッド１０１、１０２（１０３）もしくは２つのステージ１１、１２を同期して駆動させ、読取り用ヘッドをそれぞれ原版及び基板上を走査させる。この時のプローブｚ駆動量モニタ信号５２１０、５２２０（５２３０）を制御装置１内で比較することにより、原版のパターンが基板に正しく転写されたかを確認することが出来る。比較はプローブｚ駆動量モニタ信号（凹凸情報）を制御装置内に蓄積して転写領域ごとに行なってよいし、基板全面の走査が終わってから行なってもよい。また、原版は別のパターン転写済みの基板でもよく、この場合は、転写済み基板同士の比較をすることが出来る。なお、上記走査を同期して行なわずに、２つの読取り用ヘッドを所定量ずつ交互に走査した後、制御装置内に蓄積した状態で凹凸情報を比較するようにしてもよい。また、原版Ｍを走査した凹凸情報を制御装置内に蓄積しておき、これと基板Ｗを走査して得られる凹凸情報とを比較するようにしてもよく、この場合は以後、原版Ｍのステージ１１への載置が不要となるとともに、ステージ１１を別の基板Ｗの検査に使用することが出来る。さらに、ステージ１２に載置された基板Ｗ上の異なる位置にある同じパターンを読取り用ヘッド１０２、１０３でそれぞれ走査することにより、同一基板内でのパターン凹凸情報の比較を行なうことも出来る。また、読取り用ヘッド１０１の代わりに、図５のように、複数の原版を読み取る複数のヘッドを用い、これらの出力を合成した情報と読取り用ヘッド１０２、１０３の読み取り情報とを比較するようにしてもよい。
【００５１】
以上説明したように上述の実施例によれば、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画に用いる微細パターン形成装置において、一部領域に転写済みのパターンの凹凸情報を読込んで同時にその凹凸情報を同一ウエハの別転写領域に書込むようにしたので、書込み用プローブの位置や印加電圧などの大量の加工データを用意する必要がなく、データ量としては例えば１チップ分を用意するだけでよい。そのため、パターンデータから加工データへの変換に要する時間も短くて済み、データ変換処理が描画のスループットに影響するという問題を回避できる効果がある。また、書込み用プローブを複数用意して、同時に複数の転写領域に書込みを行なうようにしたので、描画のスループットが向上する効果がある。さらに、読取り用のプローブと書込み用のプローブをそれぞれ平面内に複数配置して保持する読取り用ヘッドと書込み用ヘッドを用意し、これらを同期して走査するようにしたので、同時に描画できる転写領域が拡大し、スループットをより向上させる効果を有する。また、原版が載置されたステージと被加工基板が載置されたステージを用意し、原版上を読取り用ヘッドで、被加工基板上を書込み用ヘッドで同期して走査するようにしたので、パターンデータ自体が不要になり、加工データへの変換処理部と該データの蓄積部も不要となるので、装置の構成が簡略化される効果がある。原版としてパターンの転写された被加工基板を使用することも出来るので、原版作成のコストを低減する効果もある。また、被加工基板が載置されたステージを複数用意することで、同時に複数の被加工基板へのパターン転写が可能となり、スループットを大幅に向上させる効果を有する。また、原版が載置されたステージを複数用意して、それぞれの読取り用ヘッドで得られるパターン情報を合成して書込み用ヘッドに印加電圧として供給するようにしたので、複雑なパターンも複数の原版に分割して作成することが出来、原版の作成コストを低減させる効果がある。さらには、読取り用ヘッドと書込み用ヘッドの走査速度に一定の比率を持たせるようにしたので、縮小もしくは拡大描画を可能とするとともにプロセス歪みやステージ間の機差、倍率誤差などの補正を可能とする効果がある。縮小描画が可能となったことで、原版のパターンを拡大して作成でき、寸法精度への要求が緩和される効果も有する。一方、走査プローブ顕微鏡を半導体素子の回路パターンの描画検査に用いる微細パターン検査装置において、同一基板上の異なる領域を２つの読取り用プローブまたは読取り用ヘッドで操作して、そのデータを比較するようにした。また、２つの読取り用ヘッドで２つのステージ上の基板を同期して走査し、そのデータを直接比較するようにしたので、描画結果の確認が容易に短時間で行なえる効果を有する。
【００５２】
［実施例９］
次に上記説明した微細パターン形成装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の原版を作成する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の微細パターン形成装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施例に係る微細パターン形成装置の構成図である。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施例の変形例に係る微細パターン形成装置の構成図である。
【図２（ａ）】本発明の第１の実施例に係るウエハ上の転写領域配置図である。
【図２（ｂ）】本発明の第１の実施例の変形例に係るウエハ上の転写領域配置図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係るパターン合成の模式図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係る微細パターン形成装置の部分構成図である。
【図８】本発明の第６、第７の実施例に係る微細パターン検査装置の構成図である。
【図９】本発明の第８の実施例に係る微細パターン検査装置の構成図である。
【図１０】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：制御装置、２：加工データ演算装置、３：プローブ印加電圧発生装置、４：ステージ駆動装置、１０・１１・１２・２１〜２９：ステージ、１０１〜１０３：読取り用ヘッド、１１１〜１１４・２１１〜２１４：プローブ、１２１〜１２４・２２１〜２２４：カンチレバー、１３１〜１３４・２３１〜２３４：プローブｚ駆動機構、１４１・２４１：プローブまたはヘッドｘｙ移動機構、１５１・２５１：カンチレバー変位検出部、１６１・２６１：カンチレバー変位信号、１７１・２７１：ホルダー、１８１・２８１：ホルダーｚ駆動機構、１９１・２９１〜２９３：プローブユニット、２０１〜２０９：書込み用ヘッド、３００・３０１：パターン凹凸情報、４０１：パルスコントローラ、４０２・４４１〜４４９：駆動パルス、４１１・４２１〜４２９：ドライバ出力、４１１Ｄ・４２１Ｄ〜４２９Ｄ：ドライバ、４３１〜４３９：分周・逓倍器、５０１・５０２：プローブｘｙ移動指令、５１１・５１２：プローブｚ駆動指令、５１３：プローブ電圧印加指令、５１４：ステージ駆動指令、５２０：加工データ、５２１〜５２３、５２１０〜５２３０：プローブｚ駆動量モニタ信号、５８１・５８２：基準マーク位置ずれ量、６００・６０１：プローブ印加電圧、７０１・７０２：基準マーク、８０１・８０２：基準マーク計測用光学系、Ｍ・Ｍ１・Ｍ２：原版、Ｐ：パターン、ＳＬ：転写領域配置、Ｗ・Ｗ１〜Ｗ９：ウエハ。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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