(57)【要約】【課題】自動的に自己校正を行うことができる座標測定装置を提供すること。【解決手段】基板２の自動配向装置３４が関連した座標測定装置１であり、さらに制御及び計算ユニット１６が関連し、自動的にセットされる２以上の異なる基板２の配向に基づいて、自動校正が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・座標測定装置に関連された自動基板配向装置と、
・自動的にセットされる、２以上の異なる基板配向に基づいて、自己校正を行う制御及び計算ユニットと、
・自動的に配向された基板が載置される、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に移動可能な測定テーブルと、
・落射光照明配置及び／又は透過光照明配置を含み、基板を照明する照明装置と、
・基板上の構造の１以上のエッジを測定するための１以上の測定窓を有するカメラと、
を含む座標測定装置。
【請求項２】
移送ステーションが配設され、該移送ステーションにはロボットが関連して配され、該ロボットは前記基板を前記配向装置に搬送し、配向後は該基板を前記配向装置から取り出して新たにセットされた配向状態で座標測定装置に供給する、ことを特徴とする、請求項１に記載の座標測定装置。
【請求項３】
前記座標測定装置、前記配向装置、前記照明装置、前記カメラ、マガジン及び１以上の移送装置が共通の空調チャンバ内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の座標測定装置。
【請求項４】
前記配向装置は、前記空調チャンバの空気流の中に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の座標測定装置。
【請求項５】
前記配向装置は、照明装置と、配向が測定される前記基板の画像を撮像するカメラと関連されていることを特徴とする、請求項１に記載の座標測定装置。
【請求項６】
前記カメラは、前記基板を識別するための評価ユニットを含むことを特徴とする、請求項５に記載の座標測定装置。
【請求項７】
前記配向装置に、前記基板識別のための追加の撮像ユニットが関連されていることを特徴とする、請求項５に記載の座標測定装置。
【請求項８】
前記配向装置は、ユーザによって入力された基板配向をセットするコンピュータと関連されていることを特徴とする、請求項１に記載の座標測定装置。
【請求項９】
前記配向装置は、所定の手順に従って決定され、供給される前記基板の規定された配向をセットするコンピュータに関連されていることを特徴とする、請求項１に記載の座標測定装置。
【請求項１０】
・基板の第１の配向において、該基板上の構造の１以上のエッジを測定するステップと、
・配向装置によって自動的に第２の配向にセットするステップと、
・該第１の配向で測定した位置と同じ位置で該第２の配向で該基板上の該１以上のエッジを測定するステップと、
・該基板の該異なる配向での測定によって得られたデータセットを用いて、座標測定装置の校正を行うステップと、
を含む座標測定装置の校正方法。
【請求項１１】
前記座標測定装置の前記校正のための前記データセットは、校正計算のために自動的に使用されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記データセットは、コンピュータに記憶されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記校正の結果が所定の許容範囲内であることを出力することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記許容範囲は、１桁のナノメートル範囲又はサブナノメートル範囲を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記校正は、所定の時間間隔で自動的に行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記校正は、ユーザの要求により行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座標測定装置に関する。
【０００２】
本発明はさらに座標測定装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
座標測定装置は従来技術として良く知られている。例えばキャローラ・ブレージング博士の講演録「マスク製造のためのパターン配置計測論」を参照。この講演は１９９８年３月３１日にジュネーブで開催された「半導体会議、教育プログラム」で行われたもので、座標測定装置が詳細に記載されている。従来技術として知られる座標測定装置の構造の詳細を、一例として図１に関連して以下に説明する。ドイツの特許出願公開文献ＤＥ１００４７２１１Ａ１には、基板上の構造の位置を決定する測定装置及び測定方法が開示されている（特許文献１）。位置決定の詳細についてはこの文献を参照されたい。
【特許文献１】ドイツ特許出願公開ＤＥ１００４７２１１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの課題は、自動的に自己校正を行うことができる座標測定装置を提供することである。
【０００５】
本発明の更なる課題は、座標測定装置の自動的な自己校正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の課題は、請求項１に記載の特徴を有する座標測定装置により達成される。即ち、本発明の第１の視点により、
・座標測定装置に関連された自動基板配向装置と、
・自動的にセットされる、２以上の異なる基板配向に基づいて、自己校正を行う制御及び計算ユニットと、
・自動的に配向された基板が載置される、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に移動可能な測定テーブルと、
・落射光照明配置及び／又は透過光照明配置を含み、基板を照明する照明装置と、
・基板上の構造の１以上のエッジを測定するための１以上の測定窓を有するカメラと、
を含む座標測定装置（基本形態１）が提供される。
【０００７】
本発明の第２の課題は、請求項１０に記載のステップを含む方法により達成される。即ち、本発明の第２の視点により、
・基板の第１の配向において、該基板上の構造の１以上のエッジを測定するステップと、
・配向装置によって自動的に第２の配向にセットするステップと、
・該第１の配向で測定した位置と同じ位置で該第２の配向で該基板上の該１以上のエッジを測定するステップと、
・該基板の該異なる配向での測定によって得られたデータセットを用いて、座標測定装置の校正を行うステップと、
を含む座標測定装置の校正方法（基本形態２）が提供される。
さらに、上記基本形態１、２に基づき、下記の展開が可能である。
移送ステーションが配設され、該移送ステーションにはロボットが関連して配され、該ロボットは前記基板を前記配向装置に搬送し、配向後は該基板を前記配向装置から取り出して新たにセットされた配向状態で座標測定装置に供給する、ことが好ましい（形態１−１）。
前記座標測定装置、前記配向装置、前記照明装置、前記カメラ、マガジン及び１以上の移送装置が共通の空調チャンバ内に配置されていることが好ましい（形態１−２）。
前記配向装置は、前記空調チャンバの空気流の中に配置されていることが好ましい（形態１−３）。
前記配向装置は、照明装置と、配向が測定される前記基板の画像を撮像するカメラと関連されていることが好ましい（形態１−４）。
前記カメラは、前記基板を識別するための評価ユニットを含むことが好ましい（形態１−５）。
前記配向装置に、前記基板識別のための追加の撮像ユニットが関連されていることが好ましい（形態１−６）。
前記配向装置は、ユーザによって入力された基板配向をセットするコンピュータと関連されていることが好ましい（形態１−７）。
前記配向装置は、所定の手順に従って決定され、供給される前記基板の規定された配向をセットするコンピュータに関連されていることが好ましい（形態１−８）。
前記座標測定装置の前記校正のための前記データセットは、校正計算のために自動的に使用されることが好ましい（形態２−１）。
【０００８】
［発明の効果］
本発明の第１、第２の視点により、夫々、座標測定装置において自動的に自己校正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
基板を自動的に配向させる装置を座標測定装置に関連されることが特に有利である。基板の自動的にセットされた少なくとも２つの異なる配向に基づいて自己校正が行われるように、制御及び計算ユニットが座標測定装置にさらに関連される。
【００１０】
基板を配向装置に搬送するためのロボットが関連された移送ステーションが備えられる。配向終了後、ロボットは配向装置から基板を取り出し、新たに配向されたその基板を今度は座標測定装置に挿入する。
【００１１】
Ｘ座標方向及びＹ座標方向に移動可能な測定テーブルが備えられ、その上に自動的に新たに配向された基板が載置される。構造を測定するための１以上の測定窓を有するカメラがさらに配設される。基板を照明するための照明装置もまた配設される。照明装置は落射光配置（モード）及び／又は透過光配置（モード）を含む。基板を落射光配置及び／又は透過光配置のいずれによって照明するかの選択には、測定環境が重要である。
【００１２】
座標測定装置、配向装置、照明装置、カメラ、マガジン及び１以上の移送装置を１つの共通の空調（定環境）チャンバ内に配置することが有利であろう。さらに、配向装置は空調チャンバ内の空気流の中に配置することが有利であろう。その利点は、基板に付着した粒子やほこりが空気流によって吹き払われることにある。
【００１３】
配向装置は、配向を測定するための基板の画像を撮像する（座標測定装置に配属するカメラとは異なる）カメラと関連した（座標測定装置に配属する照明装置とは異なる）照明装置を含む。このカメラは、基板の識別のための評価ユニットを含む。識別は基板表面の自由部分に適用される。基板識別のための追加の撮像ユニットを配向装置に関連（割当て）させることも考えられる。
【００１４】
配向装置には、ユーザがあらかじめ定めた基板配向をセットして補助できるようにコンピュータを備えることもできる。このコンピュータは、カメラで撮像された基板の画像を評価して、その評価に基づき基板の配向を測定するための画像評価にも用いられる。このコンピュータはまた、あらかじめ定めた処理方法を実行し、決められた配向に基板をセットするためにも用いられる。
【００１５】
本発明に係る座標測定装置の校正方法は、以下のステップを含む。最初に基板の第１の配向において１以上の基板上の構造が測定される。次いで第２の配向が配向装置によってセットされる。基板は第２の配向において、第１の測定と同じ位置において１以上の構造が測定される。基板の異なる配向における複数のデータセットが得られ、これらのデータセットは座標測定装置の校正に用いられる。これらの座標測定装置用の校正用データセットは自動的に計算に用いられることが有利である。これらのデータセットはコンピュータに記憶することもできる。校正の結果が所定の許容範囲内であることを出力させることも可能である。
【００１６】
校正は座標測定装置によって、規定された時間間隔で自動的に行われうる。また校正はユーザからの求めによって行うことも考えられる。操作指示（手順）をユーザが変更できるようにすることも考えられ、それは座標測定装置の校正を行うためのあらゆる所望の実行方法で行われうる。
【００１７】
以下に図面を参照して本発明の実施例とその利点を詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１に示すタイプの座標測定装置は既に従来技術に詳細が記載されており、詳細は従来技術によって知られる。座標測定装置１は、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に移動可能な測定テーブル２０を含む。測定テーブル２０は半導体製造用の基板又はマスクを載置する。複数の構造３が基板２の表面上に構成されている。測定テーブル自体は、花崗岩ブロック２５に支持された空気ベアリング２１に支持されている。基板２を照明するための１以上の落射光照明装置１４及び／又は一つの透過光照明装置６が配設されている。図示の実施例においては、透過光照明装置（光源）６からの光は偏向ミラー７により、透過光用照明光軸４に入射されている。照明装置６からの光は、集光器８を経由して基板２に到達する。落射光照明装置１４からの光は、測定用対物レンズ９を通って基板２に到達する。基板２からの光は、測定用対物レンズ９により集光され、半透過ミラー１２によって光軸５から分離される。この測定光は検出器１１を備えたカメラ１０に到達する。計算ユニット１６が検出器１１に関連（配属ないし割当て）されており、これによって取得したデータからデジタル画像が生成されうる。
【００１９】
測定テーブル２０の位置はレーザ干渉計２４により測定され、決定される。このため、レーザ干渉計２４は測定用光線２３を放射する。測定用顕微鏡９は、Ｚ軸方向の移動装置に接続されており、測定用対物レンズ９を基板２の表面上に焦点を合わせることができる。測定用対物レンズ９の位置は、例えばガラススケール（図示せず）により測定しうる。花崗岩ブロック２５は、防振構造のスラブ２６上に配置される。建物の振動や座標測定装置の自然の（それ自体の）振動はこの防振構造によって最大限に減少又は除去される。
【００２０】
図２は、座標測定装置１と、基板２の効果的な検査・測定を保証するための座標測定装置１の関連する装置（複数）（ないし手段）の配置を示す模式図である。図２に示す実施例においては、座標測定装置１は簡略化された表示となっている。図２では、座標測定装置１は測定テーブル２０とその上に載置された基板２のみによって示されている。他の装置（複数）（ないし手段）とともに、座標測定装置１は空調チャンバ３０の内部に配置されている。図示の実施例においては、基板２やマスクを空調チャンバ３０内に保管するためのマガジン３２が座標測定装置１に付随している。基板の配向装置３４もまた空調チャンバ内に配置されている。移送開口部３５が空調チャンバ３０の壁３０ａに配設されている。移送ロボット３６及び別の移送装置３８をさらに空調チャンバ３０内に設けることもできる。基板２の保管及び／又は温度適化（馴化）のためのマガジン３２が配設されているが、当業者であれば空調チャンバ３０内のマガジンは省略可能であることを理解されるであろう。ロボット３６は空調チャンバ内を双方向矢印４０に示す方向に移動しうる。基板２は移送開口部３５を経由して空調チャンバ内に移送しうる。移送装置３８は移送ステーションを示す。ロボット３６は基板２を移送ステーション３８から移動させ、操作手順に従って配向装置３４の上、測定テーブル２０の上、又はマガジン３２の中に載置する。
【００２１】
図３は座標測定装置１に接続した配置の他の実施例を示す。同じ要素は同じ参照符号で示す。図３に示す実施例において、配向装置３４は空調チャンバ３０の外部に配置されている。配向装置３４は、空調チャンバとインターフェース４２により接続されており、配向された基板はインターフェース４２を経由して座標測定装置１に搬入される。
【００２２】
図４は、空調チャンバ３０内での座標測定装置の種々の装置（ないし手段）の配置を示す側面図である。空調チャンバ３０は、空調チャンバ３０内に所定のクリーンルーム度の空気を送り込む換気装置５０が接続されている。基板配向装置３４の方向に空気流５４を向けるように、空調チャンバ３０内に空気ガイド板５２が配設されうる。この空気流によって、基板２上に付着した粒子が吹き払われるという利点がある。
【００２３】
図５は基板２の模式図である。基板２には複数のマーキング５４、５６を備える。第１のマーキング５４は、バーコードでありうる。第２のマーキング５６は、基板２上の英数字（アルファベットと数字）のマーキングでありうる。マーキング５４、５６により基板２の配向が測定できる。
【００２４】
図６は、基板２の配向のための検出装置６０の配置の一例である。基板２は、基板配向装置３４の上に載置されている。基板配向装置３４は、基板２を載置する回転盤３４ａを本質的に含む。基板配向装置３４は、基板の配向を自動的にセットする計算ユニット６１に接続されている。基板２に対向して、基板に付けられたマーキング５４，５６の部分を撮像するためのカメラ６０が配設されている。基板２の全体をカメラ６０で撮像することも考えられる。次にコンピュータ６１による画像処理により、基板２の表面の画像から基板の配向が測定される。ディスプレイ６２には、現在及び／又は新規にセットされた基板の配向がユーザに表示される。基板に関する配向データをユーザがディスプレイ６２を介して入力することも考えられる。所定の校正ステップを行う手順を作成してディスプレイ６２から入力し、コンピュータ６１に伝えることも考えられる。
【００２５】
座標測定装置１を校正するには、基板２の第１の配向において基板２上の１以上の構造３を測定することが必要である。第２の配向は基板配向装置３４によりセットされる。そして第２の配向において、第１の配向で測定したものと同じ位置にある１以上の構造が測定される。基板上の構造３の位置及び／又は寸法に関するデータがこうして異なる配向で得られる。これらのデータセットは、座標測定装置の校正に用いられる。基板の種々の配向で得られたこれらのデータセットは、座標測定装置１の校正のための計算に自動的に用いられる。これらのデータセットをコンピュータ６１に記憶し、あとで実測値の校正又は補正に用いることも考えられる。構成結果が所定の許容範囲に入っている場合、ディスプレイ６２にその旨をユーザのために表示することも考えられる。座標測定装置の校正は所定の時間間隔で自動的に行われうる。また、校正はユーザの要求によっても実施されうる。さまざまな操作指示がディスプレイ６２からユーザは利用できる。これはあらゆる所望の方法で、実行のためディスプレイ６２上で結合しうる。このような自由に結合可能な操作指示により、座標測定装置１の校正が達成される。
【００２６】
本発明を特定の実施例に基づいて説明したが、特許請求の範囲に記載した範囲を逸脱しない範囲でさまざまな修正や変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術による座標測定装置の模式図である。
【図２】本発明に係る、基板上の構造の座標測定装置の一実施例を示す模式図であり、全ての必要な要素、手段が空調チャンバ内に配置されている図である。
【図３】本発明に係る座標測定装置の他の実施例を示す模式図であり、基板配向装置が空調チャンバ外に配置されている図である。
【図４】本発明に係る座標測定装置とその関連装置の正面模式図であり、少なくとも一つの装置が空調チャンバ内の空気流内に配置されている図である。
【図５】基板のための１以上のマーキングが施された基板を示す。
【図６】基板配向装置に結合して操作されるカメラの配置模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  座標測定装置
２  基板
３  構造
４  透過光用照明光軸
６  透過光照明装置
８  集光器
９  測定用対物レンズ（測定用顕微鏡）
１０  カメラ
１１  検出器
１２  半透過ミラー
１４  落射光照明装置
１６  計算ユニット
２０  測定テーブル
２１  空気ベアリング
２３  測定用光線
２４  レーザ干渉計
２５  花崗岩ブロック
２６  スラブ
３０  空調（定環境）チャンバ
３２  マガジン
３４  配向装置
３５  移送開口部
３６  移送ロボット
３８  移送装置（移送ステーション）
４２  インターフェース
５０  換気装置
５２  空気ガイド板
５４、５６  マーキング
６０  検出装置（カメラ）
６１  計算ユニット（コンピュータ）
６２  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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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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