高精度回転テーブルによるフォトマスク円形状の高精度測定

非接触・高精度な形状測定が可能な画像測定システムが、急速に普及しているが、その検査や校正に必要な基準器が必ずしも確立されていない。中でも、直径や幅の測定値の基準となる、フォトマスク直径・線幅の高精度な光学的測定には難しさが伴い、AFMやSEMによる測定が併用されている現状がある。フォトマスク直径・線幅の光学的測定で特に課題となるのが、測定系における幾何学的な誤差の低減と、フォトマスクのエッジ部における光学的な誤差の見積である。そこで、幾何学的な誤差の少ない測定装置の開発を行うとともに、光学的な誤差を電磁場解析によって見積もることにより、世界最高精度での直径測定装置の開発を目指す。令和4年度は、令和3年度に構築した測定機構をシステム化し、自動制御により測定を行うシステムを構築した。自己校正型ロータリエンコーダを搭載した回転テーブルを、自動的に一定角度ずつ回転させ、各停止位置で紫外線顕微鏡からのCCD画像を取り込み、各位置でのエッジ位置を検出する。また、同時にレーザ干渉計により、回転軸の平行移動を測定し、差し引きすることにより、各角度での半径を算出するシステムとした。半径値をつなぎ合わせて、円形状を創出することができた。また、構築した装置の精度検証を開始した。まず、回転ステージの回転位置決め精度を、国家標準にトレーサブルに校正されたポリゴン鏡を用いて評価し、校正値からの偏差量がp-v 0.37 arcsecと、十分な回転精度をもつことを確認した。また、高精度に作成された円形フォトマスクを試料としてシステム全体の測定性能の検証を開始した。現状では、サブマイクロメートルレベルの誤差を持っており、機構の安定性の向上、エッジ検出アルゴリズムの改良、解析方法の改良などが必要なことが分かった。

非接触・高精度な形状測定が可能な画像測定システムが、急速に普及しているが、その検査や校正に必要な基準器が必ずしも確立されていない。中でも、直径や幅の測定値の基準となる、フォトマスク直径・線幅の高精度な光学的測定には難しさが伴い、AFMやSEMによる測定が併用されている現状がある。フォトマスク直径・線幅の光学的測定で特に課題となるのが、測定系における幾何学的な誤差の低減と、フォトマスクのエッジ部における光学的な誤差の見積である。そこで、幾何学的な誤差の少ない測定装置の開発を行うとともに、光学的な誤差を電磁場解析によって見積もることにより、世界最高精度での直径測定装置の開発を目指す。令和4年度は、令和3年度に構築した測定機構をシステム化し、自動制御により測定を行うシステムを構築した。自己校正型ロータリエンコーダを搭載した回転テーブルを、自動的に一定角度ずつ回転させ、各停止位置で紫外線顕微鏡からのCCD画像を取り込み、各位置でのエッジ位置を検出する。また、同時にレーザ干渉計により、回転軸の平行移動を測定し、差し引きすることにより、各角度での半径を算出するシステムとした。半径値をつなぎ合わせて、円形状を創出することができた。また、構築した装置の精度検証を開始した。まず、回転ステージの回転位置決め精度を、国家標準にトレーサブルに校正されたポリゴン鏡を用いて評価し、校正値からの偏差量がp-v 0.37 arcsecと、十分な回転精度をもつことを確認した。また、高精度に作成された円形フォトマスクを試料としてシステム全体の測定性能の検証を開始した。現状では、サブマイクロメートルレベルの誤差を持っており、機構の安定性の向上、エッジ検出アルゴリズムの改良、解析方法の改良などが必要なことが分かった。