JP3345936B2 - Scanner for confocal scanning optical microscope - Google Patents

Scanner for confocal scanning optical microscope

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JP3345936B2
JP3345936B2 JP01811993A JP1811993A JP3345936B2 JP 3345936 B2 JP3345936 B2 JP 3345936B2 JP 01811993 A JP01811993 A JP 01811993A JP 1811993 A JP1811993 A JP 1811993A JP 3345936 B2 JP3345936 B2 JP 3345936B2
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scan
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精一 中島
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、マスク、レチクル、
ウェハー等に描かれたパターンの線幅測定等に用いられ
る共焦点走査方式光学顕微鏡において、試料をスキャニ
ングするためのスキャナーに関し、直交する2方向とも
信頼性の高い計測を行なえるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask, a reticle,
In a confocal scanning optical microscope used for measuring the line width of a pattern drawn on a wafer, etc., a scanner for scanning a sample is designed to perform highly reliable measurement in two orthogonal directions. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】共焦点走査方式光学顕微鏡は、例えば共
焦点走査方式レーザ顕微鏡として構成され、マスクもし
くはレチクルまたはウェハー用寸法検査装置として、マ
スクもしくはレチクルまたはウェハー上に描れたパター
ンの線幅計測や重ね合せ精度の計測を行なうのに利用さ
れる。共焦点走査方式レーザ顕微鏡の原理図を図2に示
す。レーザ発振器10から発射されたレーザ光12は、
ミラー14で反射され、レンズ16で絞られてピンホー
ル18に通される。ピンホール18を通過したレーザ光
12はビームスプリッタ20を透過して対物レンズ22
で収束されて、試料24(マスクもしくはレチクルまた
はウェハー)に照射される。試料24の表面で反射した
レーザ光は、ビームスプリッタ20で反射されて、ピン
ホール26を通過して光電子増倍管28で受光および増
幅される。
2. Description of the Related Art A confocal scanning optical microscope is constructed as, for example, a confocal scanning laser microscope, and is used as a mask, reticle, or wafer dimension inspection apparatus to measure the line width of a pattern drawn on a mask, reticle, or wafer. And used to measure overlay accuracy. FIG. 2 shows a principle diagram of the confocal scanning laser microscope. The laser light 12 emitted from the laser oscillator 10 is
The light is reflected by the mirror 14, squeezed by the lens 16, and passed through the pinhole 18. The laser beam 12 that has passed through the pinhole 18 passes through the beam splitter 20 and passes through the objective lens 22.
And irradiates the sample 24 (mask or reticle or wafer). The laser light reflected by the surface of the sample 24 is reflected by the beam splitter 20, passes through the pinhole 26, and is received and amplified by the photomultiplier tube 28.

【0003】寸法検査を行なうときは、レーザ光の焦点
Fの位置を(a)のようにパターン30の下(またはパ
ターン30の上)に合わせて固定する。そして、スキャ
ンコントローラ32により試料24を高周波でX軸方向
にスキャンさせながら、X,YステージでY軸方向にゆ
っくりと移動させる。この時、(a)のようにビームス
ポットがパターン30の下を通過している時は、反射光
はすべてピンホール26を通過し、光電子増倍管28の
出力は高くなる。これに対し、(b)のようにビームス
ポットがパターン30上を通過している時は、反射光は
ピンホール26の位置でフォーカスせず、大部分が遮ら
れるので、光電子増倍管28の出力は小さくなる。した
がって、スキャンコントローラ32によるスキャンに同
期して光電子増倍管28の出力に応じた輝でテレビモニ
タ34上に順次描いていけばパターン30のイメージ3
6がテレビモニタ34に写し出される。オペレータがこ
のイメージ36上の任意の位置にカーソルを動かすこと
により、その位置のパターン幅が自動計測される。
When a dimensional inspection is performed, the position of the focal point F of the laser beam is fixed below the pattern 30 (or above the pattern 30) as shown in FIG. Then, while the sample 24 is scanned in the X-axis direction at a high frequency by the scan controller 32, the sample 24 is slowly moved in the Y-axis direction on the X and Y stages. At this time, when the beam spot passes below the pattern 30 as in (a), all the reflected light passes through the pinhole 26, and the output of the photomultiplier tube 28 increases. On the other hand, when the beam spot is passing over the pattern 30 as shown in (b), the reflected light is not focused at the position of the pinhole 26 and is largely blocked. The output will be smaller. Therefore, by sequentially drawing on the television monitor 34 with a brightness corresponding to the output of the photomultiplier tube 28 in synchronization with the scan by the scan controller 32, the image 3 of the pattern 30
6 is displayed on the television monitor 34. When the operator moves the cursor to an arbitrary position on the image 36, the pattern width at that position is automatically measured.

【0004】以上の原理を用いた従来のウェハー用共焦
点走査方式レーザ顕微鏡の具体例(SiScan社製S
iScanIIA)を説明する。図3はその装置構成図で
ある。このウェハー用共焦点走査方式レーザ顕微鏡40
は、光学モジュール42とワークステーション44で構
成され、相互に信号ケーブル45でつながれている。光
学モジュール42はエアサスペンションで支持された基
台46上にX,Yステージ48が取付けられ、さらにそ
の上にスキャナー50が取付けられている。試料はスキ
ャナー50に真空吸着でチャックされて取付けられる。
スキャナー50の上方にはフォーカス装置52が配置さ
れ、レーザーヘッド54から発射されるレーザ光を対物
レンズ22で収束してスキャナー50上の試料に照射す
る。レーザーヘッド54内には前記図2の光学系が収容
されている。また、レーザーヘッド54に隣接してズー
ムレンズ付テレビカメラ56が下方に向けて配設され、
試料(ウェハー)のレーザー照射位置付近の画像を撮る
のに用いられる。基台46の下には、電気回路シャーシ
58、チャック用真空等のインジケータ60、レーザ用
電源62、試料をスキャナー50上にセットしまた検査
を終了した試料をスキャナー50から取り外すためのロ
ボットの制御装置62等が配設されている。
A specific example of a conventional confocal scanning laser microscope for wafers using the above principle (SScan manufactured by SiScan)
iScanIIA) will be described. FIG. 3 is a block diagram of the apparatus. This confocal scanning laser microscope 40 for wafers
Are composed of an optical module 42 and a workstation 44, and are connected to each other by a signal cable 45. The optical module 42 has an X, Y stage 48 mounted on a base 46 supported by an air suspension, and a scanner 50 mounted thereon. The sample is attached to the scanner 50 by being chucked by vacuum suction.
A focusing device 52 is disposed above the scanner 50, and converges the laser light emitted from the laser head 54 with the objective lens 22 and irradiates the sample on the scanner 50. The optical system shown in FIG. 2 is housed in the laser head 54. Further, a television camera 56 with a zoom lens is disposed downwardly adjacent to the laser head 54,
It is used to take an image near the laser irradiation position on a sample (wafer). Under the base 46, an electric circuit chassis 58, an indicator 60 such as a vacuum for chuck, a power supply 62 for laser, and a robot control for setting a sample on the scanner 50 and removing the sample after inspection from the scanner 50. A device 62 and the like are provided.

【0005】一方、ワークステーション44には、オペ
レータの操作盤64、テレビモニタ66、プリンター6
8、CPUを含む制御装置70等が具えられ、光学モジ
ュール42をすべてこのワークステーション44から操
作できるようになっている。テレビモニタ66にはレー
ザ顕微鏡による観測画像、テレビカメラ56による画像
などが表示される。
On the other hand, the work station 44 includes an operator's operation panel 64, a television monitor 66, and a printer 6.
8. A control device 70 including a CPU and the like are provided so that all the optical modules 42 can be operated from the workstation 44. On the television monitor 66, an observation image by a laser microscope, an image by a television camera 56, and the like are displayed.

【0006】図3のウェハー用共焦点走査方式レーザ顕
微鏡40のシステム構成を図4に示す。試料(ウェハ
ー)24は、ウェハー・ハンドリング・ロボット72に
よりスキャナー50上に搬送されてチャックされてい
る。レーザ発振器10からのレーザ光12は前記図2に
示した光学系を介して対物レンズ22から出射され、試
料24に照射される。その反射光は光検出器28(光電
子増倍管等)で受光される。
FIG. 4 shows a system configuration of the confocal scanning laser microscope 40 for a wafer shown in FIG. The sample (wafer) 24 is conveyed onto the scanner 50 by the wafer handling robot 72 and chucked. The laser beam 12 from the laser oscillator 10 is emitted from the objective lens 22 via the optical system shown in FIG. The reflected light is received by a photodetector 28 (such as a photomultiplier tube).

【0007】ワークステーション44のコンピュータ7
6はバス77を介して各部を制御する。すなわち、ウェ
ハー・ハンドラー制御部82はロボット72を駆動し
て、試料24の搬出、搬入を行なう。また、X,Yステ
ージモータ制御部78は、X,Yステージ78を駆動し
て、試料24上の所望の被検査箇所をレーザ光12のス
キャン範囲に位置決めする。また、Z軸フォーカス制御
部80は対物レンズ22を上下方向に動かすことによ
り、試料24上のパターンの下または上に焦点を合わせ
る。焦点が合ったら対物レンズ22の高さをそこに固定
する。
Computer 7 of workstation 44
Reference numeral 6 controls each unit via the bus 77. That is, the wafer handler control unit 82 drives the robot 72 to carry out and carry in the sample 24. Further, the X, Y stage motor control unit 78 drives the X, Y stage 78 to position a desired inspection location on the sample 24 within the scan range of the laser light 12. In addition, the Z-axis focus control unit 80 moves the objective lens 22 in the up-down direction to focus on a pattern below or above the pattern on the sample 24. When focus is achieved, the height of the objective lens 22 is fixed there.

【0008】スキャン制御および同期回路84はスキャ
ン制御としてスキャン用波形の読出しや同期制御を行な
うものである。ライン・スキャン波形メモリ86はサイ
ン波等のスキャン用波形を記憶しており、スキャン制御
および同期回路84からの指令により、記憶しているス
キャン波形を高速(例えば2kHz)で読み出す。読み
出されたスキャン波形は、D/A変換器88でアナログ
波形に変換され、アンプ90を介してスキャナー50の
アクチュエータ(ボイス・コイル・モータ、圧電素子
等)をX軸方向に駆動し、レーザー光照射位置をスキャ
ニングする。スキャニング速度は速度フィードバックに
より規定速度に保たれている。
[0008] The scan control and synchronization circuit 84 performs readout of scan waveforms and synchronization control as scan control. The line scan waveform memory 86 stores a scan waveform such as a sine wave, and reads out the stored scan waveform at a high speed (for example, 2 kHz) according to a command from the scan control and synchronization circuit 84. The read scan waveform is converted into an analog waveform by a D / A converter 88, and the actuator (voice coil motor, piezoelectric element, etc.) of the scanner 50 is driven in the X-axis direction via an amplifier 90, Scan the light irradiation position. The scanning speed is maintained at a specified speed by speed feedback.

【0009】前記光検出器28の出力はアンプ92を介
してA/D変換器94でディジタル信号に変換される。
ピクセルタイミングおよび同期回路96は、各走査で連
続して得られる光検出器28の検出情報とX軸上の位置
との対応関係を取るもので、A/D変換器94から順次
出力されるデータに対し、1走査ライン上のアドレスを
与えてライン・スキャン・ピクセル・メモリ98に取込
む。なお、ライン・スキャン歪みメモリ100は、スキ
ャン波形の空間的な歪を補正して、正確なパターンがメ
モリ98に取り込まれるようにするものである。
The output of the photodetector 28 is converted into a digital signal by an A / D converter 94 via an amplifier 92.
The pixel timing and synchronization circuit 96 is for obtaining the correspondence between the detection information of the photodetector 28 continuously obtained in each scan and the position on the X axis, and the data sequentially output from the A / D converter 94. In response to this, an address on one scan line is given and taken into the line scan pixel memory 98. The line scan distortion memory 100 corrects the spatial distortion of the scan waveform so that an accurate pattern is taken into the memory 98.

【0010】スキャンはX,Yステージ48のY軸を一
定速度でゆっくり動かしながら行なわれ、このときスキ
ャンごとにメモリ98の内容がビデオ・ディスプレイ・
メモリ102に順次取り込まれていき、これによりX,
Y平面上の所望の範囲のパターン画像がテレビモニタ上
のイメージモニタ104の表示領域に表示される。ま
た、テレビモニタ上のグラフィックモニタ106の表示
領域には、イメージモニタ104上においてカーソルで
指示したY軸位置のX軸方向の光検出器検出波形が表示
される。パターン幅は、イメージモニタ104上におい
てカーソルで指示した範囲について、ビデオ・ディスプ
レイ・メモリ102に記憶されているパターンのピクセ
ル数をカウントし、カーソル内のY軸方向各位置のカウ
ント値を平均した値を自動演算し、その結果を数値とし
てテレビ画面上に表示する。
Scanning is performed while slowly moving the Y-axis of the X, Y stage 48 at a constant speed.
The data is sequentially taken into the memory 102, whereby X,
A pattern image in a desired range on the Y plane is displayed on the display area of the image monitor 104 on the television monitor. In the display area of the graphic monitor 106 on the television monitor, a photodetector detection waveform in the X-axis direction at the Y-axis position indicated by the cursor on the image monitor 104 is displayed. The pattern width is a value obtained by counting the number of pixels of the pattern stored in the video display memory 102 in the range indicated by the cursor on the image monitor 104 and averaging the count value at each position in the Y-axis direction within the cursor. Is automatically calculated, and the result is displayed on a television screen as a numerical value.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記従来装置において
は、X軸方向に振動させてY軸方向にゆっくり動かして
スキャニングを行なうため、図5(a)のように、試料
24上のパターン30がY軸方向に延びている場合に
は、X軸方向へのスキャンごとに各パターン30を横切
るので、スキャンごとに各パターン30の幅の情報が得
られる。ところが、図5(b)のように、試料24上の
パターン30がX軸方向に延びている場合には、パター
ン30を幅方向に横切る動作はY軸方向への移動によっ
て行なわれるので、1度しか各パターン30の幅の情報
が得られない。このため、幅方向のピクセル数を平均し
て得られるパターン30の線幅の計測値の信頼性が、図
5(a)の場合は高いが、図5(b)の場合は低いとい
う不都合を生じる。
In the conventional apparatus, since scanning is performed by vibrating in the X-axis direction and slowly moving in the Y-axis direction, as shown in FIG. When extending in the Y-axis direction, each pattern 30 crosses each scan in the X-axis direction, so that information on the width of each pattern 30 is obtained for each scan. However, as shown in FIG. 5B, when the pattern 30 on the sample 24 extends in the X-axis direction, the operation of crossing the pattern 30 in the width direction is performed by moving in the Y-axis direction. Information on the width of each pattern 30 can be obtained only in degrees. For this reason, the reliability of the measured value of the line width of the pattern 30 obtained by averaging the number of pixels in the width direction is high in FIG. 5A, but low in FIG. 5B. Occurs.

【0012】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、直交する2方向とも信頼性の高い計測を
行なうことができる共焦点走査方式光学顕微鏡を提供し
ようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a confocal scanning optical microscope capable of solving the problems in the conventional technique and performing highly reliable measurement in two orthogonal directions.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明は、圧電素子を
アクチュエータとして第1の軸方向に駆動される第1の
ステージと、試料を保持して前記第1のステージ上で圧
電素子をアクチュエータとして前記第1の軸と直交する
第2の軸方向に駆動される第2のステージと、前記第1
ステージの前記アクチュエータに振動電圧を印加すると
ともに、前記第2ステージの前記アクチュエータに徐々
に変化する電圧を印加すること、あるいは前記第2ステ
ージの前記アクチュエータに振動電圧を印加するととも
に、前記第1ステージの前記アクチュエータに徐々に変
化する電圧を印加することのいずれかでの駆動を可能と
するアクチュエータ駆動手段と、を具備してなるもので
ある。
According to the present invention, there is provided a first stage driven in a first axial direction using a piezoelectric element as an actuator, and a piezoelectric element serving as an actuator on the first stage while holding a sample. a second stage which is driven in a second axis direction orthogonal to the first axis, said first
When an oscillating voltage is applied to the actuator of the stage,
Both gradually to the actuator of the second stage
Applying a voltage that changes to the
Applying an oscillating voltage to the actuator
Gradually changes to the actuator of the first stage.
Can be driven either by applying a changing voltage
Actuator driving means .

【0014】[0014]

【作用】この発明によれば、直交する2軸方向に駆動す
る圧電素子を設けたので、計測しようとするパターンの
方向に対して直交する方向の圧電素子を振動させること
により、スキャンごとにパターンを横切って線幅の情報
を得ることができるので、いずれの方向のパターンに対
しても信頼性の高い計測を行なうことができる。
According to the present invention, since the piezoelectric elements driven in two orthogonal directions are provided, the piezoelectric elements in the direction perpendicular to the direction of the pattern to be measured are vibrated, so that the pattern is scanned every scan. , Information on the line width can be obtained so that highly reliable measurement can be performed for patterns in any direction.

【0015】[0015]

【実施例】この発明の一実施例を図1に平面図で示す。
X−Yスキャナー110はX−Yステージ上に固定され
た四辺形の外側のフレーム112の内側にスプリング1
14,116を介して四辺形の内側のフレーム118
(第1ステージ)をY軸方向に移動可能に支持してい
る。また、内側のフレーム118の内側にスプリング1
20,122を介して四角形の支持台124(第2のス
テージ)をX軸方向に移動可能に支持している。支持台
124上には試料が真空吸着等で載置支持される。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the present invention.
The XY scanner 110 has a spring 1 inside a quadrilateral outer frame 112 fixed on an XY stage.
14, 118 via the inner frame of the quadrilateral
(The first stage) is movably supported in the Y-axis direction. A spring 1 is provided inside the inner frame 118.
A square support base 124 (second stage) is movably supported in the X-axis direction via the bases 20 and 122. The sample is placed and supported on the support table 124 by vacuum suction or the like.

【0016】フレーム112,118間にはフレーム1
18をY軸方向に駆動するための圧電素子126と、フ
レーム118のY軸方向の移動速度を検出するための速
度センサ(一方にコイル、他方に磁石を取り付けてコイ
ルの誘起電圧を検出する方式等)128が取り付けられ
ている。
A frame 1 is provided between the frames 112 and 118.
A piezoelectric element 126 for driving the Y-axis 18 in the Y-axis direction, and a speed sensor for detecting the moving speed of the frame 118 in the Y-axis direction (a method in which a coil is attached to one side and a magnet is attached to the other side to detect an induced voltage of the coil) Etc.) 128 are attached.

【0017】フレーム118と支持台124間には支持
台124をX軸方向に駆動するための圧電素子130
と、支持台124のX軸方向の移動速度を検出するため
の速度センサ132が取り付けられている。圧電素子1
30は例えばPZT(商品名)等の圧電セラミック素子
等で構成することができる。
A piezoelectric element 130 for driving the support 124 in the X-axis direction is provided between the frame 118 and the support 124.
And a speed sensor 132 for detecting the moving speed of the support base 124 in the X-axis direction. Piezoelectric element 1
The reference numeral 30 can be composed of a piezoelectric ceramic element such as PZT (trade name).

【0018】以上の構成により、圧電素子126,13
0のいずれか一方を振動電圧で駆動することにより、試
料が載った支持台124をY軸方向またはX軸方向に振
動させることができる。振動方向と直交する他方の軸方
向への移動は、他方の圧電素子に一定勾配で徐々に変化
する電圧を印加することにより、またはこのX−Yスキ
ャナー110を支持しているX−Yステージを駆動する
ことにより行なうことができる。
With the above configuration, the piezoelectric elements 126, 13
By driving any one of the zeros with the oscillating voltage, the support 124 on which the sample is placed can be vibrated in the Y-axis direction or the X-axis direction. The movement in the other axis direction orthogonal to the vibration direction is performed by applying a voltage that gradually changes at a constant gradient to the other piezoelectric element, or by moving the XY stage supporting the XY scanner 110. It can be performed by driving.

【0019】図1のX−Yスキャナー110を具えた共
焦点走査方式レーザ顕微鏡の制御装置の一実施例を図6
に示す。基台46上にXステージ48がX軸方向に例え
ば200mmの移動幅で移動可能に支持され、Yステージ
49がY軸方向に例えば200mmの移動幅で移動可能に
支持されている。Yステージ49上にはX−Yスキャナ
ー110がX軸方向、Y軸方向にそれぞれ例えば200
μmの移動幅で移動可能に支持されている。X−Yスキ
ャナー110の支持台124(図1)には、マスクホル
ダー140(試料24を保持するための補助具)に保持
された状態で試料が載置支持されている。
FIG. 6 shows an embodiment of a control device for a confocal scanning laser microscope equipped with the XY scanner 110 shown in FIG.
Shown in An X stage 48 is supported on the base 46 so as to be movable in the X-axis direction with a movement width of, for example, 200 mm, and a Y stage 49 is supported so as to be movable in the Y-axis direction with a movement width of, for example, 200 mm. An XY scanner 110 is provided on the Y stage 49 in the X-axis direction and the Y-axis direction, for example, 200 times each.
It is movably supported with a movement width of μm. A sample is placed and supported on a support 124 (FIG. 1) of the XY scanner 110 while being held by a mask holder 140 (an auxiliary tool for holding the sample 24).

【0020】レーザ発振器10から発射されたレーザ光
12は、ビームスプリッタ20、ピンホール18、ミラ
ー14を通って対物レンズ22で収束されて、試料24
(マスク、レチクル、ウェハー等)に照射される。試料
24の表面で反射したレーザ光は、ミラー14で反射さ
れ、ピンホール18を通り、ビームスプリッタ20およ
びミラー26で反射されて、光検出器28(光電子増倍
管等)で受光および増幅される。
A laser beam 12 emitted from a laser oscillator 10 passes through a beam splitter 20, a pinhole 18, and a mirror 14, and is converged by an objective lens 22 to form a sample 24.
(Masks, reticles, wafers, etc.). The laser beam reflected by the surface of the sample 24 is reflected by the mirror 14, passes through the pinhole 18, is reflected by the beam splitter 20 and the mirror 26, and is received and amplified by a photodetector 28 (photomultiplier tube or the like). You.

【0021】試料24上のパターンの線幅計測を行なう
時ワークステーションのホストコンピュータからは、バ
ス77を介して計測箇所の位置情報がステージコントロ
ール142に送られる。これにより、ステージコントロ
ール142はX軸ステージサーボアンプ144およびY
軸ステージサーボアンプ146を介してXステージ4
8、Yステージ49を駆動して、試料24上の該当箇所
を対物レンズ22の直下位置に位置決めする。
When the line width of the pattern on the sample 24 is measured, the host computer of the workstation sends positional information of the measurement point to the stage control 142 via the bus 77. This allows the stage control 142 to control the X-axis stage servo amplifier 144 and Y
X stage 4 via axis stage servo amplifier 146
8. The Y-stage 49 is driven to position a corresponding portion on the sample 24 at a position immediately below the objective lens 22.

【0022】波形メモリ148には、スキャニング時に
一方の軸方向に振動させるための波形として例えばサイ
ン波形と、他方の軸方向へ一定速度で移動させるための
波形として例えば一定勾配で変化する波形が記憶されて
いる。スキャナーコントロール150は、これらの波形
を読み出して、スキャナーサーボアンプ152を介して
X−Yスキャナー110の2軸のうちホストコンピュー
タからの指令により選択された軸方向の圧電素子に振動
波形の電圧を印加し、他方の圧電素子に一定勾配で変化
する波形の電圧を印加する。これにより、計測箇所の所
定範囲についてスキャニングが行なわれる。スキャニン
グ時のX−Y両方向の移動速度は速度センサ132,1
28の速度検出に基づく速度フィードバックにより規定
速度に保たれている。
The waveform memory 148 stores, for example, a sine waveform as a waveform for vibrating in one axial direction during scanning, and a waveform changing at a constant gradient, for example, as a waveform for moving at a constant speed in the other axial direction. Have been. The scanner control 150 reads out these waveforms and applies a vibration waveform voltage to the piezoelectric element in the axial direction selected by a command from the host computer among the two axes of the XY scanner 110 via the scanner servo amplifier 152. Then, a voltage having a waveform that changes at a constant gradient is applied to the other piezoelectric element. Thereby, scanning is performed for a predetermined range of the measurement location. The moving speed in both X and Y directions at the time of scanning is the speed sensor 132,1.
The specified speed is maintained by speed feedback based on the speed detection at 28.

【0023】スキャニング時に光検出器28から得られ
る受光信号は、データ取得回路152に入力されて、前
記図4と同じ処理を経てパターン軸の計測が行なわれ
る。すなわち、図4により説明すれば、光検出器28の
出力はアンプ92を介してA/D変換器94でディジタ
ル信号に変換される。ピクセルタイミングおよび同期回
路96は、A/D変換器94から順次出力されるデータ
に対し、1走査ライン上のアドレスを与えてライン・ス
キャン・ピクセル・メモリ98に取込む。そして、X軸
方向へのスキャンごとにメモリ98の内容がビデオ・デ
ィスプレイ・メモリ102に順次取り込まれていき、こ
れによりX,Y平面上の所望の範囲のパターン画像がテ
レビモニタ上のイメージモニタ104の表示領域に表示
される。また、テレビモニタ上のグラフィックモニタ1
06の表示領域には、イメージモニタ104上において
カーソルで指示した位置のスキャン波形が表示される。
パターン幅は、イメージモニタ104上においてカーソ
ルで指示した範囲について、ビデオ・ディスプレイ・メ
モリ102に記憶されているパターンの幅方向のピクセ
ル数をカウントし、カーソル内のカウント値を平均した
値を自動演算し、その結果を数値としてテレビ画面上に
表示する。
The light receiving signal obtained from the photodetector 28 at the time of scanning is input to the data acquisition circuit 152, and the pattern axis is measured through the same processing as in FIG. That is, referring to FIG. 4, the output of the photodetector 28 is converted into a digital signal by the A / D converter 94 via the amplifier 92. The pixel timing and synchronization circuit 96 gives an address on one scan line to the data sequentially output from the A / D converter 94 and takes it into the line scan pixel memory 98. Then, the contents of the memory 98 are sequentially taken into the video display memory 102 for each scan in the X-axis direction, whereby a pattern image in a desired range on the X, Y plane is displayed on the image monitor 104 on the television monitor. Is displayed in the display area. Also, the graphic monitor 1 on the television monitor
In the display area 06, the scan waveform at the position indicated by the cursor on the image monitor 104 is displayed.
The pattern width is calculated by counting the number of pixels in the width direction of the pattern stored in the video display memory 102 in the range indicated by the cursor on the image monitor 104 and automatically averaging the count value in the cursor. Then, the result is displayed on a television screen as a numerical value.

【0024】図6のレーザ顕微鏡134により、各方向
のパターンについて線幅計測を行なう様子を説明する。
図7は、Y軸方向にパターンが延びている場合で、この
場合はX軸方向に振動させながらY軸方向に一定速度で
ゆっくり動かす。これにより、テレビモニタ34上にパ
ターンイメージ36が得られたら、カーソル160を所
望の位置に当てる。すると、カーソル160内の走査ご
とのピクセル数の平均値が自動演算されて表示される。
The manner in which line width measurement is performed on a pattern in each direction by the laser microscope 134 shown in FIG. 6 will be described.
FIG. 7 shows a case where the pattern extends in the Y-axis direction. In this case, the pattern is slowly moved in the Y-axis direction at a constant speed while vibrating in the X-axis direction. As a result, when the pattern image 36 is obtained on the television monitor 34, the cursor 160 is positioned at a desired position. Then, the average value of the number of pixels for each scan in the cursor 160 is automatically calculated and displayed.

【0025】図8は、X軸方向にパターンが延びている
場合で、この場合はY軸方向に振動させながらX軸方向
に一定速度でゆっくり動かす。これにより、テレビモニ
タ34上にパターンイメージ36が得られたら、カーソ
ル160を所望の位置に当てる。すると、カーソル16
0内の走査ごとのピクセル数の平均値が自動演算されて
表示される。これによれば、X軸方向、Y軸方向とも走
査ごとに線幅情報が得られるので、高精度な計測を行な
うことができる。
FIG. 8 shows a case where the pattern extends in the X-axis direction. In this case, the pattern is slowly moved at a constant speed in the X-axis direction while vibrating in the Y-axis direction. As a result, when the pattern image 36 is obtained on the television monitor 34, the cursor 160 is positioned at a desired position. Then, the cursor 16
The average value of the number of pixels for each scan within 0 is automatically calculated and displayed. According to this, since line width information is obtained for each scan in both the X-axis direction and the Y-axis direction, highly accurate measurement can be performed.

【0026】[0026]

【変更例】前記実施例では、振動方向に直交する方向へ
の移動をX−Yスキャナー110で行なったが、X−Y
ステージ48,49で行なうこともできる。
[Modification] In the above embodiment, the movement in the direction orthogonal to the vibration direction was performed by the XY scanner 110.
It can also be performed on the stages 48 and 49.

【0027】また、検査箇所の位置決めをX−Yステー
ジ48,49で行なったが、X−Yステージ48,49
で粗い位置決めを行なった後にX−Yスキャナー100
の圧電素子126,130に与える電圧を制御して精密
な位置決めを行なうこともできる。この電圧はスキャニ
ング時にもオフセット電圧として与えておく。また、こ
の発明は線幅測定以外の用途にも使用できる。
The position of the inspection point is determined by the XY stages 48 and 49.
XY scanner 100 after rough positioning with
It is also possible to control the voltage applied to the piezoelectric elements 126 and 130 for precise positioning. This voltage is given as an offset voltage even during scanning. The present invention can also be used for applications other than line width measurement.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、直交する2軸方向に駆動する圧電素子を設けたの
で、計測しようとするパターンの方向に対して直交する
方向の圧電素子を振動させることにより、スキャンごと
にパターンを横切って線幅の情報を得ることができるの
で、いずれの方向のパターンに対しても信頼性の高い計
測を行なうことができる。
As described above, according to the present invention, since the piezoelectric element driven in two orthogonal directions is provided, the piezoelectric element in the direction orthogonal to the direction of the pattern to be measured is vibrated. By doing so, line width information can be obtained across the pattern for each scan, so that highly reliable measurement can be performed for patterns in any direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図2】共焦点走査方式レーザ顕微鏡の原理図である。FIG. 2 is a principle diagram of a confocal scanning laser microscope.

【図3】従来の共焦点走査方式レーザ顕微鏡の装置構成
図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional confocal scanning laser microscope.

【図4】図3の共焦点走査方式レーザ顕微鏡40のシス
テム構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of the confocal scanning laser microscope 40 of FIG.

【図5】従来の線幅測定方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional line width measuring method.

【図6】図1のX−Yスキャナーを具えたレーザ顕微鏡
の一実施例を示す制御ブロック図である。
FIG. 6 is a control block diagram showing one embodiment of a laser microscope provided with the XY scanner of FIG. 1;

【図7】図6のレーザ顕微鏡によりY軸方向のパターン
の線幅を計測する時の状況を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a situation when a line width of a pattern in a Y-axis direction is measured by the laser microscope of FIG. 6;

【図8】図6のレーザ顕微鏡によりX軸方向のパターン
の線幅を計測する時の状況を示す図である。
8 is a diagram showing a situation when the line width of a pattern in the X-axis direction is measured by the laser microscope of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

24 試料 110 X−Yスキャナー(スキャナー) 118 フレーム(第1のステージ) 124 支持台(第2のステージ) 126,130 圧電素子 134 共焦点走査方式レーザ顕微鏡(共焦点走査方式
光学顕微鏡) 150,152 スキャナーコントロール、スキャナー
サーボアンプ(アクチュエータ駆動手段) Y 第1の軸 X 第2の軸
24 sample 110 XY scanner (scanner) 118 frame (first stage) 124 support base (second stage) 126, 130 piezoelectric element 134 confocal scanning laser microscope (confocal scanning optical microscope) 150, 152 Scanner control, scanner servo amplifier (actuator driving means) Y 1st axis X 2nd axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01B 21/00 - 21/32 G02B 21/00 - 21/36 G12B 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 9/00-11/30 102 G01B 21/00-21/32 G02B 21/00-21/36 G12B 5 / 00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧電素子をアクチュエータとして第1の軸
方向に駆動される第1のステージと、 試料を保持して前記第1のステージ上で圧電素子をアク
チュエータとして前記第1の軸と直交する第2の軸方向
に駆動される第2のステージと、前記第1ステージの前記アクチュエータに振動電圧を印
加するとともに、前記第2ステージの前記アクチュエー
タに徐々に変化する電圧を印加すること、あるいは前記
第2ステージの前記アクチュエータに振動電圧を印加す
るとともに、前記第1ステージの前記アクチュエータに
徐々に変化する電圧を印加することのいずれかでの駆動
を可能とするアクチュエータ駆動手段と、 を具備してなる共焦点走査方式光学顕微鏡のスキャナ
ー。
A first stage driven in a first axial direction by using a piezoelectric element as an actuator; and a sample holding a sample, wherein the piezoelectric element is used as an actuator on the first stage and orthogonal to the first axis. An oscillating voltage is applied to a second stage driven in a second axial direction and the actuator of the first stage.
And the actuation of the second stage
Applying a gradually changing voltage to the
Applying an oscillating voltage to the actuator of the second stage
And the actuator of the first stage
Drive by either applying a gradually changing voltage
A confocal scanning optical microscope, comprising:
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