JP5635309B2 - Inspection apparatus and inspection method - Google Patents

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本発明は、検査装置および検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(フォトマスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。)を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。   In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has become increasingly narrower as the large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity. A semiconductor element uses an original pattern pattern (referred to as a photomask or reticle; hereinafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed, and the pattern is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. It is manufactured by forming a circuit. For manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer, an electron beam drawing apparatus capable of drawing the fine pattern is used. Attempts have also been made to develop a laser beam drawing apparatus for drawing using a laser beam. The electron beam drawing apparatus is also used when drawing a circuit pattern directly on a wafer.

多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十nmの線幅のパターン形成が要求される状況になってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因としては、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。これまでは、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴い、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。このため、マスク検査においては、パターン欠陥として検出しなければならない寸法が微細化しており、極めて小さなパターンの位置誤差を検出することが必要になっている。こうしたことから、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検出する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。   Yield improvement is indispensable for the manufacture of LSIs that require a large amount of manufacturing costs. On the other hand, recent typical logic devices are required to form a pattern having a line width of several tens of nanometers. Here, as a major factor for reducing the yield, there are mask pattern defects and variations in process conditions during exposure transfer. Until now, with the miniaturization of the LSI pattern dimension formed on a semiconductor wafer, it has been performed to absorb the variation margin of process conditions by increasing the dimensional accuracy of the mask. For this reason, in mask inspection, the dimensions that must be detected as pattern defects are miniaturized, and it is necessary to detect position errors of extremely small patterns. For this reason, high inspection accuracy is required for inspection apparatuses that detect defects in transfer masks used in LSI manufacturing.

欠陥検出をする手法には、ダイ−トゥ−ダイ(Die to Die)検査方式とダイ−トゥ−データベース(Die to Database)検査方式がある。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップの同一パターン同士を比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので比較的簡単な装置構成で精度の高い検査が行える。しかし、比較するパターンの両方に共通して存在する欠陥は検出することができない。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、マスク製造に使用された設計パターンデータから生成される参照データと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。参照画像を生成するための機構が必要になるので装置が大掛かりになるが、設計パターンデータとの厳密な比較が行える。1つのマスクに1つのチップ転写領域しかない場合にはこの方法しか採れない。   Defect detection methods include a die-to-die inspection method and a die-to-database inspection method. The die-to-die inspection method compares the same patterns of chips with different masks when a plurality of chips having the same pattern configuration are arranged in a part or the whole of the same mask. Inspection method. According to this method, since the mask patterns are directly compared, highly accurate inspection can be performed with a relatively simple apparatus configuration. However, it is impossible to detect a defect that exists in common in both patterns to be compared. On the other hand, the die-to-database inspection method is an inspection method in which reference data generated from design pattern data used for mask manufacture is compared with an actual pattern on the mask. Since a mechanism for generating a reference image is required, the apparatus becomes large, but a strict comparison with design pattern data can be performed. This method can be used only when there is only one chip transfer area in one mask.

ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはステージ上に載置されており、ステージが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される(例えば、特許文献1参照。)。   In die-to-database inspection, light emitted from a light source is irradiated onto a mask to be inspected via an optical system. The mask is placed on the stage, and light irradiated as the stage moves scans the mask. The light transmitted or reflected through the mask forms an image on the image sensor via the lens, and the optical image captured by the image sensor is sent to the comparison unit as measurement data. In the comparison unit, the measurement data and the reference data are compared according to an appropriate algorithm. If these data do not match, it is determined that there is a defect (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−112178号公報JP 2008-112178 A

ステージ位置の測定には、レーザ干渉計が用いられる。レーザ干渉計では、使用するレーザ光の波長が距離測定の基準となる。レーザ光の波長は、それが伝播する媒質の屈折率によって変化する。検査装置のステージ位置測定に使用されるレーザ干渉計の場合、レーザ光が伝播する媒質は空気であり、その屈折率は大気圧変化や温度変化などによって変化する。このため、例えば、大気圧センサで気圧変化をモニタし、大気圧変化による波長変化が原因となる測定誤差分を補正することが行われる。   A laser interferometer is used to measure the stage position. In the laser interferometer, the wavelength of the laser beam to be used is a reference for distance measurement. The wavelength of the laser light varies depending on the refractive index of the medium through which it propagates. In the case of a laser interferometer used for measuring the stage position of an inspection apparatus, the medium through which the laser light propagates is air, and its refractive index changes due to changes in atmospheric pressure, temperature, and the like. For this reason, for example, the atmospheric pressure sensor is used to monitor the atmospheric pressure change, and the measurement error due to the wavelength change due to the atmospheric pressure change is corrected.

しかし、気圧センサや温度センサなどによる測定誤差補正のみでは、レーザ干渉計の光路中の局所的な気圧や温度の変化による測定値のゆらぎを完全に補正することはできない。また、レーザ干渉計の光路中の空気ゆらぎによる測定誤差は、光路長が長くなるにつれ増大する。光路長はステージの可動ストロークに応じて長さが必要となるので、検査対象が大きくなりステージの可動ストロークが伸びると、空気ゆらぎによる影響はさらに深刻なものとなる。   However, it is not possible to completely correct fluctuations in measured values due to local changes in atmospheric pressure or temperature in the optical path of the laser interferometer only by correcting measurement errors using an atmospheric pressure sensor or a temperature sensor. In addition, measurement errors due to air fluctuations in the optical path of the laser interferometer increase as the optical path length increases. Since the length of the optical path is required according to the movable stroke of the stage, the influence of the air fluctuation becomes more serious when the inspection target becomes large and the movable stroke of the stage is extended.

このような空気ゆらぎによる測定誤差は、レーザ干渉計による測定信号のAC成分と考えることができる。AC成分の平均値は0になるので、十分な時間平均をとることで測定信号から除去可能である。しかし、時間平均をとるために測定値をローパスフィルタ(LPF)に通すと、時間遅れを生じて高速で移動するステージの位置測定をすることができなくなる。   Such a measurement error due to air fluctuation can be considered as an AC component of a measurement signal from the laser interferometer. Since the average value of the AC component is 0, it can be removed from the measurement signal by taking a sufficient time average. However, if the measurement value is passed through a low-pass filter (LPF) in order to obtain a time average, the position of the stage moving at high speed cannot be measured due to a time delay.

一方、ステージ位置の測定にリニアスケールが用いられることもある。リニアスケールは、目盛が形成されたスケール部と、このスケール部の目盛を読み取る位置センサとを有する。ステージに固定された目盛に光を照射し、位置センサでその変位量を測定することで、ステージの位置を把握できる。リニアスケールは、空気ゆらぎによる影響を受けないので、短時間で見れば測定誤差が小さい。しかし、長時間の測定中に測定環境の温度が変化すると、スケール部を構成する材料の熱膨張率に依存して長さが変化し、真の値が表示されなくなる。実質的にこれは、DC成分による誤差と考えることができる。   On the other hand, a linear scale may be used for measuring the stage position. The linear scale includes a scale portion on which a scale is formed and a position sensor that reads the scale on the scale portion. By irradiating the scale fixed to the stage with light and measuring the amount of displacement with a position sensor, the position of the stage can be grasped. Since the linear scale is not affected by air fluctuation, the measurement error is small when viewed in a short time. However, if the temperature of the measurement environment changes during long-time measurement, the length changes depending on the thermal expansion coefficient of the material constituting the scale portion, and the true value is not displayed. Essentially this can be considered as an error due to the DC component.

このように、レーザ干渉計ではAC成分誤差、リニアスケールではDC成分誤差というように、それぞれの測定器が誤差を含むので、いずれの測定方式を用いても誤差を含むことが避けられなかった。本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、測定誤差を最小限にしてステージ位置を正確に測定することのできる検査装置および検査方法を提供することにある。   As described above, since each measuring device includes an error, such as an AC component error in a laser interferometer and a DC component error in a linear scale, it is unavoidable that any measurement method is used. The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of accurately measuring the stage position while minimizing measurement errors.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、試料に光を照明して得られる像を光学系を介して画像センサに結像し欠陥の有無を判定する検査装置において、
試料が載置されるステージと、
ステージの位置を測定する第1の測定手段と、
ステージの位置を測定する第2の測定手段と、
第1の測定手段で測定された測定値の内のAC成分を減衰させてDC成分を透過させる第1のフィルタと、
第1のフィルタと相補的関係にあり、第2の測定手段で測定された測定値の内のDC成分を減衰させてAC成分を透過させる第2のフィルタと、
第1のフィルタの出力値と第2のフィルタの出力値とを合成し、得られた合成値を出力する合成部とを有することを特徴とするものである。
A first aspect of the present invention is an inspection apparatus that forms an image obtained by illuminating a sample with light on an image sensor through an optical system and determines the presence or absence of defects.
A stage on which the sample is placed;
First measuring means for measuring the position of the stage;
A second measuring means for measuring the position of the stage;
A first filter that attenuates the AC component of the measured value measured by the first measuring means and transmits the DC component;
A second filter that is complementary to the first filter and attenuates the DC component of the measured value measured by the second measuring means and transmits the AC component;
It has a composition part which synthesize | combines the output value of a 1st filter, and the output value of a 2nd filter, and outputs the obtained synthesized value.

本発明の第1の態様において、第1のフィルタはローパスフィルタであり、
第2のフィルタはハイパスフィルタであることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, the first filter is a low-pass filter,
The second filter is preferably a high pass filter.

本発明の第1の態様において、第1の測定手段はレーザ干渉計であり、
第2の測定手段はリニアスケールであることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, the first measuring means is a laser interferometer,
The second measuring means is preferably a linear scale.

本発明の第2の態様は、試料に光を照明して得られる像を光学系を介して画像センサに結像し欠陥の有無を判定する検査方法において、
ステージの位置を第1の測定手段で測定する工程と、
ステージの位置を第2の測定手段で測定する工程と、
第1の測定手段で測定された測定値を、この測定値の内のAC成分を減衰させてDC成分を透過させる第1のフィルタに入力する工程と、
第2の測定手段で測定された測定値を、第1のフィルタと相補的関係にあり、且つ、この測定値の内のDC成分を減衰させてAC成分を透過させる第2のフィルタに入力する工程と、
第1のフィルタの出力値と第2のフィルタの出力値とを合成し、得られた合成値を出力する工程とを有することを特徴とするものである。
A second aspect of the present invention is an inspection method for forming an image obtained by illuminating a sample with light on an image sensor via an optical system and determining the presence or absence of a defect.
Measuring the position of the stage with the first measuring means;
Measuring the stage position with a second measuring means;
Inputting the measurement value measured by the first measurement means to a first filter that attenuates the AC component of the measurement value and transmits the DC component;
The measurement value measured by the second measurement means is complementary to the first filter, and is input to a second filter that attenuates the DC component of this measurement value and transmits the AC component. Process,
And a step of synthesizing the output value of the first filter and the output value of the second filter, and outputting the obtained synthesized value.

本発明の第2の態様において、第1の測定手段はレーザ干渉計であり、
第2の測定手段はリニアスケールであり、
第1のフィルタはローパスフィルタであり、
第2のフィルタはハイパスフィルタであることが好ましい。
In the second aspect of the present invention, the first measuring means is a laser interferometer,
The second measuring means is a linear scale,
The first filter is a low pass filter,
The second filter is preferably a high pass filter.

本発明の第1の態様によれば、測定誤差を最小限にしてステージ位置を正確に測定することのできる検査装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, an inspection apparatus capable of accurately measuring the stage position while minimizing the measurement error is provided.

本発明の第2の態様によれば、測定誤差を最小限にしてステージ位置を正確に測定することのできる検査方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided an inspection method capable of accurately measuring the stage position while minimizing a measurement error.

本実施の形態における検査装置の構成図である。It is a block diagram of the inspection apparatus in this Embodiment. マスク測定データの取得手順を説明する図である。It is a figure explaining the acquisition procedure of mask measurement data. 本実施の形態における測長システムの構成図である。It is a block diagram of the length measurement system in this Embodiment. 座標測定値の単位応答の入力値を表す図である。It is a figure showing the input value of the unit response of a coordinate measurement value. 図4の入力値に対するローパスフィルタの出力値を示す図である。It is a figure which shows the output value of a low-pass filter with respect to the input value of FIG. 図5のフィルタと相補的なフィルタの出力値を示す図である。It is a figure which shows the output value of a filter complementary to the filter of FIG. 図5のフィルタ関数と図6のフィルタ関数を加算して得られる出力値を示す図である。It is a figure which shows the output value obtained by adding the filter function of FIG. 5 and the filter function of FIG. ローパスフィルタの入力値にノイズが含まれている場合の入力値と出力値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input value in case noise is contained in the input value of a low-pass filter, and an output value. リニアスケールによる座標測定値のハイパスフィルタからの出力値を図8のフィルタ関数に加算して得られる出力値を示す図である。It is a figure which shows the output value obtained by adding the output value from the high-pass filter of the coordinate measurement value by a linear scale to the filter function of FIG. 本実施の形態のステージ近傍の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the stage vicinity of this Embodiment. 本実施の形態によるステージの外観を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the external appearance of the stage by this Embodiment. 本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the flow of the data in this Embodiment.

図1は、本実施の形態における検査装置の構成図である。本実施の形態においては、フォトリソグラフィ法などで使用されるマスクを検査対象とすることができる。   FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection apparatus according to the present embodiment. In this embodiment mode, a mask used in a photolithography method or the like can be an inspection target.

図1に示すように、検査装置100は、光学画像取得部Aと制御部Bを有する。尚、図1では、要部となる構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。また、本実施の形態では、ダイ−トゥ−データベース検査方式を例にしているが、ダイ−トゥ−ダイ検査方式であってもよい。この場合には、マスク内の異なる領域にある同一パターンの一方の光学画像を基準画像として取り扱う。   As illustrated in FIG. 1, the inspection apparatus 100 includes an optical image acquisition unit A and a control unit B. In FIG. 1, constituent components that are essential parts are described, but other known components necessary for inspecting the mask may be included. In this embodiment, a die-to-database inspection method is taken as an example, but a die-to-die inspection method may be used. In this case, one optical image of the same pattern in a different area in the mask is handled as a reference image.

光学画像取得部Aは、光源103と、水平方向(X方向、Y方向)および回転方向(θ方向)に移動可能なXYθステージ102と、透過照明系を構成する照明光学系170と、拡大光学系104と、フォトダイオードアレイ105と、センサ回路106と、測長システム122と、オートローダ130とを有する。   The optical image acquisition unit A includes a light source 103, an XYθ stage 102 that can move in the horizontal direction (X direction, Y direction) and the rotation direction (θ direction), an illumination optical system 170 that constitutes a transmission illumination system, and magnification optics. A system 104, a photodiode array 105, a sensor circuit 106, a length measurement system 122, and an autoloader 130 are included.

制御部Bでは、検査装置100の全体の制御を司る制御計算機110が、データ伝送路となるバス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照回路112、展開回路111、オートローダ制御回路113、ステージ制御回路114、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置109、磁気テープ装置115、フレキシブルディスク装置116、CRT117、パターンモニタ118およびプリンタ119に接続されている。XYθステージ102は、ステージ制御回路114によって制御されたX軸モータ、Y軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータが用いられる。   In the control unit B, a control computer 110 that controls the entire inspection apparatus 100 is provided with a position circuit 107, a comparison circuit 108, a reference circuit 112, a development circuit 111, and an autoloader control circuit 113 via a bus 120 serving as a data transmission path. Are connected to a stage control circuit 114, a magnetic disk device 109 as an example of a storage device, a magnetic tape device 115, a flexible disk device 116, a CRT 117, a pattern monitor 118, and a printer 119. The XYθ stage 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor controlled by a stage control circuit 114. As these motors, for example, step motors are used.

検査装置100では、光学画像取得部Aによって、フォトマスク101の光学画像、すなわち、マスク測定データが取得される。ここで、マスク測定データは、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。マスク測定データの具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。   In the inspection apparatus 100, the optical image acquisition unit A acquires an optical image of the photomask 101, that is, mask measurement data. Here, the mask measurement data is an image of a mask on which a graphic based on the graphic data included in the design pattern is drawn. A specific method for acquiring the mask measurement data is, for example, as follows.

検査対象となるフォトマスク101は、XYθ各軸のモータによって水平方向および回転方向に移動可能に設けられたXYθステージ102上に載置される。そして、フォトマスク101に形成されたパターンに対し、XYθステージ102の上方に配置された光源103から光が照射される。より詳しくは、光源103から照射される光束が、照明光学系170を介してフォトマスク101に照射される。フォトマスク101の下方には、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105およびセンサ回路106が配置されている。フォトマスク101を透過した光は、拡大光学系104を介して、フォトダイオードアレイ105に光学像として結像する。ここで、拡大光学系104は、図示しない自動焦点機構によって自動的に焦点調整がなされるように構成されていてもよい。さらに、図示しないが、検査装置100は、フォトマスク101の下方から光を照射し、反射光を拡大光学系を介して第2のフォトダイオードアレイに導き、透過光と反射光を同時に採取するように構成されていてもよい。   A photomask 101 to be inspected is placed on an XYθ stage 102 provided so as to be movable in a horizontal direction and a rotation direction by motors of XYθ axes. The pattern formed on the photomask 101 is irradiated with light from a light source 103 disposed above the XYθ stage 102. More specifically, the photomask 101 is irradiated with the light beam emitted from the light source 103 via the illumination optical system 170. Below the photomask 101, an enlargement optical system 104, a photodiode array 105, and a sensor circuit 106 are arranged. The light that has passed through the photomask 101 forms an optical image on the photodiode array 105 via the magnifying optical system 104. Here, the magnifying optical system 104 may be configured such that the focus is automatically adjusted by an automatic focusing mechanism (not shown). Further, although not shown, the inspection apparatus 100 irradiates light from below the photomask 101, guides the reflected light to the second photodiode array via the magnifying optical system, and collects the transmitted light and the reflected light simultaneously. It may be configured.

図2は、マスク測定データの取得手順を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a procedure for acquiring mask measurement data.

検査領域は、図2に示すように、Y方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプ20に仮想的に分割され、さらにその分割された各検査ストライプ20が連続的に走査されるようにXYθステージ102の動作が制御され、X方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105には、図4に示されるようなスキャン幅Wの画像が連続的に入力される。第1の検査ストライプ20における画像を取得すると、今度はXYθステージ102が逆方向に移動しながら、第2の検査ストライプ20について同様にスキャン幅Wの画像が連続的に入力される。第3の検査ストライプ20については、第2の検査ストライプ20における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第1の検査ストライプ20における画像を取得した方向に移動しながら取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 2, the inspection area is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scan width W in the Y direction, and each of the divided inspection stripes 20 is continuously scanned. Thus, the operation of the XYθ stage 102 is controlled, and an optical image is acquired while moving in the X direction. An image having a scan width W as shown in FIG. 4 is continuously input to the photodiode array 105. When the image in the first inspection stripe 20 is acquired, the image of the scan width W is continuously input to the second inspection stripe 20 in the same manner while the XYθ stage 102 moves in the opposite direction. The third inspection stripe 20 is acquired while moving in the direction opposite to the direction in which the image in the second inspection stripe 20 is acquired, that is, in the direction in which the image in the first inspection stripe 20 is acquired. In this way, it is possible to shorten a useless processing time by continuously acquiring images.

フォトダイオードアレイ105に結像したパターンの像は、光電変換された後、さらにセンサ回路106でA/D(アナログデジタル)変換される。フォトダイオードアレイ105には、画像センサが設けられている。画像センサの例としては、TDI(Time Delay Integration)センサが挙げられる。例えば、XYθステージ102がX軸方向に連続的に移動しながら、TDIセンサによってフォトマスク101のパターンが撮像される。   The pattern image formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted and then A / D (analog-digital) converted by the sensor circuit 106. The photodiode array 105 is provided with an image sensor. An example of the image sensor is a TDI (Time Delay Integration) sensor. For example, the pattern of the photomask 101 is imaged by the TDI sensor while the XYθ stage 102 continuously moves in the X-axis direction.

XYθステージ102は、制御計算機110の制御の下、ステージ制御回路114によって駆動され、X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータの様な駆動系によって移動可能となっている。X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータには、例えば、ステップモータが用いられる。XYθステージ102の移動位置は、測長システム122により測定されて位置回路107に送られる。また、XYθステージ102上のフォトマスク101は、オートローダ制御回路113により駆動されるオートローダ130から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出されるようになっている。   The XYθ stage 102 is driven by a stage control circuit 114 under the control of the control computer 110, and can be moved by a drive system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions. It has become. For example, a step motor is used as the X-axis motor, the Y-axis motor, and the θ-axis motor. The movement position of the XYθ stage 102 is measured by the length measurement system 122 and sent to the position circuit 107. The photomask 101 on the XYθ stage 102 is automatically conveyed from the autoloader 130 driven by the autoloader control circuit 113, and is automatically discharged after the inspection is completed.

図3は、本実施の形態における測長システム122の構成図である。本実施の形態では、XYθステージ102の位置をレーザ干渉計201(第1の測定手段)とリニアスケール202(第2の測定手段)を用いて測定する。レーザ干渉計201で測定された測定値は、位置演算部203で位置成分のデータに変換された後、所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタ(LPF;第1のフィルタ)204を通過する。一方、リニアスケール202で測定された測定値は、位置演算部203で位置成分のデータに変換された後、所定のカットオフ周波数に設定されたハイパスフィルタ(HPF;第2のフィルタ)205を通過する。ローパスフィルタ204を通過したデータと、ハイパスフィルタ205を通過したデータとは、合成部の一例となる加算器206で加算されて合成される。得られた合成値は、図1の位置回路107に入力される。   FIG. 3 is a configuration diagram of the length measurement system 122 in the present embodiment. In the present embodiment, the position of the XYθ stage 102 is measured using a laser interferometer 201 (first measurement means) and a linear scale 202 (second measurement means). A measurement value measured by the laser interferometer 201 is converted into position component data by the position calculation unit 203 and then passes through a low-pass filter (LPF; first filter) 204 set to a predetermined cutoff frequency. . On the other hand, the measurement value measured by the linear scale 202 is converted into position component data by the position calculation unit 203 and then passes through a high-pass filter (HPF; second filter) 205 set to a predetermined cutoff frequency. To do. The data that has passed through the low-pass filter 204 and the data that has passed through the high-pass filter 205 are added and synthesized by an adder 206 as an example of a synthesis unit. The obtained composite value is input to the position circuit 107 in FIG.

一般に、時系列データへのフィルタ処理は、Z変換による関数で表現される。すなわち、入力データおよび出力データともにZ変換で表現され、また、フィルタ関数は、入力データのZ変換と出力データのZ変換の比率で表現される。   Generally, the filtering process to time series data is expressed by a function by Z conversion. That is, both input data and output data are expressed by Z conversion, and the filter function is expressed by a ratio of Z conversion of input data to Z conversion of output data.

あるローパスフィルタ(LPF)をF(Z)と表現した場合、このフィルタの相補的なフィルタであるハイパスフィルタ(HPF)は、1−F(Z)と表現される。そして、これら一対のフィルタの出力値を加算した値は、加算されたフィルタ関数で表現され、F(Z)+{1−F(Z)}=1となる。   When a certain low-pass filter (LPF) is expressed as F (Z), a high-pass filter (HPF) that is a complementary filter of this filter is expressed as 1-F (Z). A value obtained by adding the output values of the pair of filters is expressed by the added filter function, and F (Z) + {1−F (Z)} = 1.

例えば、マスクと、拡大光学系を構成する対物レンズとの相対的な位置座標を(x,y)とする。座標xについて行うローパスフィルタとハイパスフィルタによるフィルタ処理は、それぞれ次式で表される。尚、εACはAC成分による誤差であり、εDCはDC成分による誤差である。

LPF(x+εAC)=LPF(x)+LPF(εAC) (1)
HPF(x+εDC)=HPF(x)+HPF(εDC) (2)

ここで、LPF(εAC)とHPF(εDC)は、それぞれLPF(x)、HPF(x)に比べて十分に小さいので、LPF(εAC)≒0、HPF(εDC)≒0と考えることができる。したがって、式(1)と式(2)の各右辺を加算した値は式(3)のようになる。

LPF(x)+HPF(x)+LPF(εAC)+HPF(εDC
=LPF(x)+HPF(x) (3)

ローパスフィルタとハイパスフィルタは線形フィルタであるので、式(3)は式(4)のように変形できる。

LPF(x)+HPF(x)=(LPF+HPF)(x) (4)

ここで、ローパスフィルタとハイパスフィルタとは相補的な関係にあるので、LPF+HPF=1の関係が成立する。したがって、式(4)は式(5)のようになる。

(LPF+HPF)(x)=x (5)
For example, the relative position coordinate between the mask and the objective lens constituting the magnifying optical system is (x, y). Filter processing by the low-pass filter and the high-pass filter performed for the coordinate x is expressed by the following equations, respectively. Note that ε AC is an error due to an AC component, and ε DC is an error due to a DC component.

LPF (x + ε AC ) = LPF (x) + LPF (ε AC ) (1)
HPF (x + ε DC ) = HPF (x) + HPF (ε DC ) (2)

Here, since LPF (ε AC ) and HPF (ε DC ) are sufficiently smaller than LPF (x) and HPF (x), respectively, LPF (ε AC ) ≈0 and HPF (ε DC ) ≈0. Can think. Therefore, the value obtained by adding the right sides of the expressions (1) and (2) is as shown in the expression (3).

LPF (x) + HPF (x) + LPF (ε AC ) + HPF (ε DC )
= LPF (x) + HPF (x) (3)

Since the low-pass filter and the high-pass filter are linear filters, equation (3) can be transformed into equation (4).

LPF (x) + HPF (x) = (LPF + HPF) (x) (4)

Here, since the low-pass filter and the high-pass filter are in a complementary relationship, the relationship LPF + HPF = 1 is established. Therefore, Equation (4) becomes Equation (5).

(LPF + HPF) (x) = x (5)

このように、座標xの測定値(x+ε)(ε:測定誤差)に対して、ローパスフィルタと、これと相補的なハイパスフィルタとを用いてフィルタ処理を行うことで、測定値から誤差を低減することができる。尚、座標yについても同様である。   As described above, the error is reduced from the measurement value by performing the filtering process on the measurement value (x + ε) (ε: measurement error) of the coordinate x using the low-pass filter and the complementary high-pass filter. can do. The same applies to the coordinate y.

一例として、アナログフィルタとして5次のバタワースフィルタ(Butterworth Filter)を考える。   As an example, a fifth-order Butterworth filter (Butterworth Filter) is considered as an analog filter.

図4は、単位応答の入力値を表している。横軸は任意の単位で表現される時間であり、縦軸はレーザ干渉計による座標測定値である。この入力値に対するローパスフィルタの出力値を図5に示す。また、図5に示すローパスフィルタと相補的なハイパスフィルタのステップ応答を図6に示す。図5のフィルタ関数と図6のフィルタ関数を加算すると、図4に示す入力値と同じものが得られる。この関係を図7に示す。   FIG. 4 shows input values of unit responses. The horizontal axis represents time expressed in arbitrary units, and the vertical axis represents coordinate measurement values by a laser interferometer. The output value of the low-pass filter with respect to this input value is shown in FIG. FIG. 6 shows a step response of a high-pass filter complementary to the low-pass filter shown in FIG. When the filter function of FIG. 5 and the filter function of FIG. 6 are added, the same input value as shown in FIG. 4 is obtained. This relationship is shown in FIG.

以上の前提を基に、ローパスフィルタへの入力値のみにノイズが含まれている場合について考える。このとき、ローパスフィルタへの入力値と出力値との関係は、図8のようになる。図8から分かるように、時間平均をとることでノイズ成分は減衰するものの、ローパスフィルタの通過により時間遅れが生じて応答が遅くなり、最終的な誤差は大きくなっている。   Based on the above assumptions, consider the case where noise is included only in the input value to the low-pass filter. At this time, the relationship between the input value to the low-pass filter and the output value is as shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, although the noise component is attenuated by taking the time average, the time delay is caused by passing through the low-pass filter, the response is delayed, and the final error is large.

図9は、リニアスケールによる座標測定値をハイパスフィルタに入力し、その出力値を図8のフィルタ関数に加算したものである。図8で応答の遅い成分がハイパスフィルタの出力値により補完されるので、最終的に得られる値の精度は高いものとなる。   FIG. 9 is a graph in which a coordinate measurement value by a linear scale is input to a high-pass filter, and an output value thereof is added to the filter function of FIG. In FIG. 8, the slow-response component is complemented by the output value of the high-pass filter, so that the accuracy of the finally obtained value is high.

このように、レーザ干渉計201とリニアスケール202の各測定値に対してフィルタ処理を行うことで、それぞれの誤差を低減することができる。したがって、測定環境の温度や圧力が変動しても測定精度を維持することが可能である。尚、本実施の形態において、測定値のサンプリング間隔や各フィルタの周波数特性などは、検査装置毎に適宜最適化される。   As described above, by performing the filtering process on the measurement values of the laser interferometer 201 and the linear scale 202, respective errors can be reduced. Therefore, measurement accuracy can be maintained even if the temperature and pressure of the measurement environment vary. In the present embodiment, the sampling interval of measured values, the frequency characteristics of each filter, and the like are optimized as appropriate for each inspection apparatus.

図10は、図1のXYθステージ102近傍の構成を示す平面図の一例である。   FIG. 10 is an example of a plan view showing a configuration in the vicinity of the XYθ stage 102 of FIG.

図10に示すように、本実施の形態における第1の測定手段であるレーザ干渉計は、XYθステージ102のY方向の位置を測定する第1のレーザ干渉計300aと、XYθステージ102のX方向の位置を測定する第2のレーザ干渉計300bとで構成される。尚、これらのレーザ干渉計は、例えば、ヘテロダイン干渉計とすることができる。   As shown in FIG. 10, the laser interferometer as the first measuring means in this embodiment includes a first laser interferometer 300a that measures the position of the XYθ stage 102 in the Y direction, and the X direction of the XYθ stage 102. And a second laser interferometer 300b for measuring the position of. These laser interferometers can be, for example, heterodyne interferometers.

第1のレーザ干渉計300aにおいて、レーザヘッド107aから出射したレーザ光は、ミラー402で曲げられてビームスプリッタ403に入射する。そして、レーザ光は、ビームスプリッタ403で参照光と測定光に分けられた後、それぞれインターフェロメータ404、406に入射する。インターフェロメータ404、406は、内部に半透鏡を有していて、この半透鏡によって入射した光を異なる2つの光路に分ける。ここでは、参照光の一方をリファレンスミラー405に入射させ、測定光の一方をXYθステージ102に取り付けられたミラー3aに入射させる。そして、これらのミラーによって反射された反射光を観測している。   In the first laser interferometer 300 a, the laser light emitted from the laser head 107 a is bent by the mirror 402 and enters the beam splitter 403. The laser light is separated into reference light and measurement light by the beam splitter 403 and then enters the interferometers 404 and 406, respectively. The interferometers 404 and 406 have a semi-transparent mirror inside, and divide the light incident by the semi-transparent mirror into two different optical paths. Here, one of the reference lights is incident on the reference mirror 405, and one of the measurement lights is incident on the mirror 3a attached to the XYθ stage 102. The reflected light reflected by these mirrors is observed.

第2のレーザ干渉計300bも第1のレーザ干渉計300aと同様であり、レーザヘッド107bから出射したレーザ光は、ミラー408で曲げられてビームスプリッタ409に入射する。そして、レーザ光は、ビームスプリッタ409で参照光と測定光に分けられた後、それぞれインターフェロメータ410、412に入射する。インターフェロメータ410は、リファレンスミラー411に参照光を入射させ、インターフェロメータ412は、XYθステージ102に取り付けられたミラー3aに測定光を入射させる。そして、これらのミラーによって反射された反射光によって、受光素子上に干渉像が作られる。   The second laser interferometer 300b is similar to the first laser interferometer 300a, and the laser light emitted from the laser head 107b is bent by the mirror 408 and enters the beam splitter 409. The laser light is split into reference light and measurement light by the beam splitter 409 and then enters the interferometers 410 and 412, respectively. The interferometer 410 causes reference light to enter the reference mirror 411, and the interferometer 412 causes measurement light to enter the mirror 3 a attached to the XYθ stage 102. An interference image is created on the light receiving element by the reflected light reflected by these mirrors.

図1の検査装置100は、第2の測定手段として、XYθステージ102のX方向およびY方向の位置を測定するリニアスケールを備える。リニアスケールは、XYθステージ102上のX位置を測定するリニアスケール16aと、Y位置を測定するリニアスケール16bとで構成される。リニアスケール16aは、ものさしとなるスケール(目盛)16aと、スケール16aから位置情報を取得する検出器16aとで構成される。同様に、リニアスケール16bも、スケール16bと検出器16bとで構成される。リニアスケールとしては、例えば、光信号をデジタルの電気信号に変換する光電式のものを用いることができる。具体的には、発光素子からの光を複数の走査窓に分け、各窓に対応する受光素子(フォトダイオード)により、格子状のスケールを透過(または反射)した光の光量変化に応じた正弦波信号が生成される。各窓から生成される正弦波信号は位相が90度ずつずれており、この位相差を持つ複数の正弦波信号によって移動量が算出される。 The inspection apparatus 100 of FIG. 1 includes a linear scale that measures the positions of the XYθ stage 102 in the X direction and the Y direction as a second measuring unit. The linear scale includes a linear scale 16a that measures the X position on the XYθ stage 102 and a linear scale 16b that measures the Y position. The linear scale 16a is composed of a scale (scale) 16a 1 serving as a ruler and a detector 16a 2 that acquires position information from the scale 16a 1 . Similarly, the linear scale 16b is also formed in the scale 16b 1 and the detector 16b 2. As the linear scale, for example, a photoelectric scale that converts an optical signal into a digital electric signal can be used. Specifically, the light from the light emitting element is divided into a plurality of scanning windows, and a sine according to the change in the amount of light transmitted (or reflected) through the lattice scale by the light receiving element (photodiode) corresponding to each window. A wave signal is generated. The phase of the sine wave signal generated from each window is shifted by 90 degrees, and the amount of movement is calculated from a plurality of sine wave signals having this phase difference.

図11は、本実施の形態によるステージの外観を説明する図の一例である。この図に示すように、ステージ701は、基台702の上でX方向に移動可能な構成となっている。また、基台702は基台704上に固定されており、基台704がレール703上で移動可能な構成となっていることで、ステージ701はY方向に移動可能である。符号705a,705bはミラー、符号706a,706bはレーザ干渉計であり、図10で説明したようにしてステージ701の位置を測定する。すなわち、ミラー705aとレーザ干渉計706aによってステージ701のX方向の位置が測定され、ミラー705bとレーザ干渉計706bによってステージ701のY方向の位置が測定される。一方、符号707a,707bはリニアスケールを構成するスケールであり、符号708a、708bは検出器である。スケール707aと検出器708aによってステージ701のX方向の位置が測定され、スケール707bと検出器708bによってステージ701のY方向の位置が測定される。   FIG. 11 is an example of a diagram illustrating the appearance of the stage according to the present embodiment. As shown in this figure, the stage 701 is configured to be movable in the X direction on a base 702. The base 702 is fixed on the base 704, and the stage 701 is movable in the Y direction because the base 704 is configured to be movable on the rail 703. Reference numerals 705a and 705b denote mirrors, and reference numerals 706a and 706b denote laser interferometers, which measure the position of the stage 701 as described with reference to FIG. That is, the position of the stage 701 in the X direction is measured by the mirror 705a and the laser interferometer 706a, and the position of the stage 701 in the Y direction is measured by the mirror 705b and the laser interferometer 706b. On the other hand, reference numerals 707a and 707b are scales constituting a linear scale, and reference numerals 708a and 708b are detectors. The position in the X direction of the stage 701 is measured by the scale 707a and the detector 708a, and the position in the Y direction of the stage 701 is measured by the scale 707b and the detector 708b.

本実施の形態の検査装置において、データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、図1の磁気ディスク装置109に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路111に送られる。展開回路111では、設計パターンデータがイメージデータ(ビットパターンデータ)に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路112に送られて、基準画像となる参照画像の生成に用いられる。   In the inspection apparatus according to the present embodiment, design pattern data serving as database-type reference data is stored in the magnetic disk device 109 of FIG. 1, read as the inspection proceeds, and sent to the development circuit 111. . In the development circuit 111, the design pattern data is converted into image data (bit pattern data). Thereafter, this image data is sent to the reference circuit 112 and used to generate a reference image to be a standard image.

図12は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。   FIG. 12 is a conceptual diagram showing the flow of data in the present embodiment.

図12に示すように、設計者(ユーザ)が作成したCADデータ501は、OASISなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ502に変換される。設計中間データ502には、レイヤ(層)毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置100は、OASISデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置100の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、OASISデータは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ503に変換された後に検査装置100に入力される。尚、フォーマットデータ503は、検査装置100に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとしてもよい。   As shown in FIG. 12, CAD data 501 created by a designer (user) is converted into design intermediate data 502 in a hierarchical format such as OASIS. The design intermediate data 502 stores design pattern data created for each layer and formed on each mask. Here, in general, the inspection apparatus 100 is not configured to directly read OASIS data. That is, unique format data is used for each manufacturer of the inspection apparatus 100. For this reason, the OASIS data is input to the inspection apparatus 100 after being converted into format data 503 unique to each inspection apparatus for each layer. The format data 503 can be data unique to the inspection apparatus 100, but may be data compatible with the drawing apparatus.

フォーマットデータ503は、図1の磁気ディスク装置109に入力される。すなわち、フォトマスク101のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、磁気ディスク装置109に記憶される。   The format data 503 is input to the magnetic disk device 109 of FIG. That is, the design pattern data used when forming the pattern of the photomask 101 is stored in the magnetic disk device 109.

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置109には、例えば、図形の基準位置における座標(x,y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。   The figure included in the design pattern is a basic figure of a rectangle or a triangle. The magnetic disk device 109 includes information such as coordinates (x, y) at the reference position of the graphic, side length, graphic code serving as an identifier for distinguishing graphic types such as a rectangle and a triangle, and each pattern graphic. Graphic data defining the shape, size, position, etc.

さらに、数十μm程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μmであって、長さがフォトマスクのX方向またはY方向の全長に対応する百mm程度の短冊状領域に配置される。   Furthermore, a set of figures existing in a range of about several tens of μm is generally called a cluster or a cell, and data is hierarchized using this. In the cluster or cell, arrangement coordinates and repeated descriptions are also defined when various figures are arranged independently or repeatedly at a certain interval. The cluster or cell data is further arranged in a strip-shaped region called a frame or stripe having a width of several hundreds μm and a length of about 100 mm corresponding to the total length of the photomask in the X direction or Y direction. The

入力された設計パターンデータは、磁気ディスク装置109から制御計算機110を通して展開回路111によって読み出される。   The input design pattern data is read from the magnetic disk device 109 by the development circuit 111 through the control computer 110.

展開回路111は、設計パターンを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして2値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域(マス目)毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。   The expansion circuit 111 expands the design pattern to data for each graphic, and interprets a graphic code, a graphic dimension, and the like indicating the graphic shape of the graphic data. Then, binary or multivalued design image data is developed as a pattern arranged in a grid having a grid with a predetermined quantization size as a unit. The developed design image data calculates the occupancy ratio of the figure in the design pattern for each area (square) corresponding to the sensor pixel. And the figure occupation rate in each pixel becomes a pixel value.

上記のようにして2値ないしは多値のイメージデータ(設計画像データ)に変換された設計パターンデータは、次に参照回路112に送られる。参照回路112では、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに対して適切なフィルタ処理が施される。   The design pattern data converted into binary or multi-value image data (design image data) as described above is then sent to the reference circuit 112. In the reference circuit 112, an appropriate filter process is performed on the design image data which is the image data of the transmitted graphic.

次に、参照回路112におけるフィルタ処理について説明する。   Next, filter processing in the reference circuit 112 will be described.

後述する、センサ回路106から得られた光学画像としてのマスク測定データ504は、光学系の解像特性やフォトダイオードアレイのアパーチャ効果等によってぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。したがって、画像強度(濃淡値)がデジタル値となった、設計側のイメージデータであるビットパターンデータにもフィルタ処理を施すことで、マスク測定データ504に合わせることができる。このようにしてマスク測定データ504と比較する参照画像を作成する。   The mask measurement data 504 as an optical image obtained from the sensor circuit 106, which will be described later, is blurred due to the resolution characteristics of the optical system and the aperture effect of the photodiode array, in other words, a spatial low-pass filter is applied. Is in a state. Therefore, it is possible to match the mask measurement data 504 by filtering the bit pattern data, which is the image data on the design side, in which the image intensity (shading value) is a digital value. In this way, a reference image to be compared with the mask measurement data 504 is created.

上述したように、本実施の形態では、XYθステージ102の位置をレーザ干渉計201とリニアスケール202を用いて測定する。レーザ干渉計201で測定された測定値は、図3の位置演算部203で位置成分のデータに変換された後にローパスフィルタ204を通過する。一方、リニアスケール202で測定された測定値は、位置演算部203で位置成分のデータに変換された後にハイパスフィルタ205を通過する。ローパスフィルタ204を通過したデータと、ハイパスフィルタ205を通過したデータとは、加算器206で加算されて合成され、得られた合成値は位置回路107に入力される。   As described above, in this embodiment, the position of the XYθ stage 102 is measured using the laser interferometer 201 and the linear scale 202. A measurement value measured by the laser interferometer 201 is converted into position component data by the position calculation unit 203 in FIG. 3 and then passes through the low-pass filter 204. On the other hand, the measurement value measured by the linear scale 202 is converted into position component data by the position calculation unit 203 and then passes through the high-pass filter 205. The data that has passed through the low-pass filter 204 and the data that has passed through the high-pass filter 205 are added and synthesized by the adder 206, and the resultant synthesized value is input to the position circuit 107.

位置回路107から出力されたXYθステージ102上でのフォトマスク101の位置を示すデータは、センサ回路106から出力されたマスク測定データ504(以下、単に光学画像とも言う。)とともに、比較回路108に送られる。マスク測定データ504は、例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。また、上述した参照画像も比較回路108に送られる。   Data indicating the position of the photomask 101 on the XYθ stage 102 output from the position circuit 107 is sent to the comparison circuit 108 together with mask measurement data 504 (hereinafter also simply referred to as an optical image) output from the sensor circuit 106. Sent. The mask measurement data 504 is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the brightness gradation of each pixel. Further, the reference image described above is also sent to the comparison circuit 108.

比較回路108では、光学画像と参照画像の比較を行う前に、これらの画像におけるパターンの位置合わせが行われる。その後、欠陥検出部108bにおいて、これらの画像を比較した上でのパターンの欠陥検出処理が行われる。   In the comparison circuit 108, before the optical image and the reference image are compared, pattern alignment in these images is performed. Thereafter, the defect detection unit 108b performs a defect detection process for the pattern after comparing these images.

欠陥検出部108bでは、センサ回路106から送られたマスク測定データ504と、参照回路112で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。比較は、透過画像のみ、反射画像のみ、または、透過と反射を組み合わせたアルゴリズムで行われる。また、欠陥の性状に応じて複数のアルゴリズムが選択される。各アルゴリズムには閾値がそれぞれ設定されており、その閾値を超える反応値を有するものが欠陥として検出される。この場合、まず、アルゴリズムに対して暫定的な閾値が設定され、この閾値に基づいて行った欠陥検査結果が、後述するレビュー工程でレビューされる。この処理を繰り返し、十分な欠陥検出感度が得られたと判定されると、上記暫定的な閾値がアルゴリズムの閾値として決定される。   In the defect detection unit 108b, the mask measurement data 504 sent from the sensor circuit 106 and the reference image generated by the reference circuit 112 are compared using an appropriate comparison determination algorithm. The comparison is performed using only a transmission image, only a reflection image, or an algorithm that combines transmission and reflection. A plurality of algorithms are selected according to the nature of the defect. A threshold value is set for each algorithm, and an algorithm having a reaction value exceeding the threshold value is detected as a defect. In this case, first, a temporary threshold is set for the algorithm, and a defect inspection result performed based on this threshold is reviewed in a review process described later. When this process is repeated and it is determined that sufficient defect detection sensitivity is obtained, the provisional threshold is determined as the algorithm threshold.

比較の結果、マスク測定データ504と参照画像の差異が閾値を超えた場合に、その箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断されると、その座標と、欠陥判定の根拠となったマスク測定データ504および参照画像とが、マスク検査結果505として磁気ディスク装置109に保存される。   If the difference between the mask measurement data 504 and the reference image exceeds the threshold value as a result of the comparison, the location is determined as a defect. If the defect is determined, the coordinates, the mask measurement data 504 and the reference image that are the basis for the defect determination are stored in the magnetic disk device 109 as a mask inspection result 505.

マスク検査結果505は、検査装置100の外部装置であるレビュー装置500に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。レビュー装置500では、欠陥1つ1つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたステージを移動させながら、マスクの欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像を確認できるよう、画面上にこれらを並べて表示する。マスク上での欠陥とウェハ転写像への波及状況とをレビュー工程で並べて表示することで、マスクパターンを修正すべきか否かを判断するのが容易になる。尚、一般に、マスクからウェハへは1/4程度の縮小投影が行われるので、並べて表示する際にはこの縮尺も考慮する。   The mask inspection result 505 is sent to the review device 500 that is an external device of the inspection device 100. The review is an operation in which the operator determines whether the detected defect is a problem. The review device 500 displays an image of a defective portion of the mask while moving the stage on which the mask is placed so that the defect coordinates of each defect can be observed. At the same time, these are displayed side by side on the screen so that the determination conditions for defect determination and the optical image and reference image that are the basis for determination can be confirmed. By displaying the defect on the mask and the ripple state on the wafer transfer image side by side in the review process, it becomes easy to determine whether or not the mask pattern should be corrected. In general, a reduction projection of about 1/4 is performed from the mask to the wafer, so this scale is also taken into consideration when displaying them side by side.

検査装置100が検出した全欠陥は、レビュー装置500で判別される。判別された欠陥情報は、検査装置100に戻されて磁気ディスク装置109に保存される。そして、レビュー装置500で1つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスクは、欠陥情報リスト506とともに、検査装置100の外部装置である修正装置600に送られる。パターン欠陥では、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって修正方法が異なるので、欠陥情報リスト506には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。例えば、遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するための切り出したパターンデータが添付される。ここで、パターンデータには、上述のマスク測定データ504を利用できる。   All the defects detected by the inspection apparatus 100 are determined by the review apparatus 500. The determined defect information is returned to the inspection apparatus 100 and stored in the magnetic disk device 109. When at least one defect to be corrected is confirmed by the review apparatus 500, the mask is sent to the correction apparatus 600 that is an external apparatus of the inspection apparatus 100 together with the defect information list 506. In the case of a pattern defect, the correction method differs depending on whether the defect type is a convex defect or a concave defect. Therefore, the defect information list 506 is attached with the defect type including the irregularities and the defect coordinates. For example, it is attached whether the shading film is to be cut or compensated, and cut out pattern data for recognizing the pattern of the portion to be corrected by the correction device. Here, the above-described mask measurement data 504 can be used as the pattern data.

尚、検査装置100自身がレビュー機能を有していてもよい。この場合には、マスク検査結果505が、検査装置100のCRT117、または、別途準備される計算機の画面上に、欠陥判定の付帯情報とともに画像表示される。   Note that the inspection apparatus 100 itself may have a review function. In this case, the mask inspection result 505 is displayed on the CRT 117 of the inspection apparatus 100 or on the screen of a separately prepared computer together with incidental information for defect determination.

レビュー工程では、検査結果から作成されたデータを基にモニタに欠陥が表示され、オペレータは、これが本当に問題となる欠陥であるか否かを判定するとともに欠陥を分類する。具体的には、測定データである光学画像と参照画像から比較画像が生成され、比較画像に表示された欠陥がオペレータによってレビューされる。これらの画像における画素データは、画素毎の階調値で表現される。すなわち、各画素には、256段階の階調値を有するカラーパレットより0階調から255階調のいずれかの値が与えられ、これによって描画パターンや欠陥が表示される。   In the review process, the defect is displayed on the monitor based on the data created from the inspection result, and the operator determines whether this is a really problematic defect and classifies the defect. Specifically, a comparison image is generated from an optical image that is measurement data and a reference image, and defects displayed on the comparison image are reviewed by an operator. Pixel data in these images is expressed by gradation values for each pixel. That is, each pixel is given any value from 0 gradation to 255 gradation from a color palette having 256 gradation values, thereby displaying a drawing pattern or a defect.

以上述べたように、本実施の形態では、レーザ干渉計とリニアスケールを用いてステージの位置を測定する。レーザ干渉計で測定された測定値は、位置成分のデータに変換された後にローパスフィルタを通過する。一方、リニアスケールで測定された測定値は、位置成分のデータに変換された後にハイパスフィルタを通過する。ローパスフィルタからの出力値をハイパスフィルタからの出力値に加算することによって、レーザ干渉計の持つ誤差とリニアスケールの持つ誤差のそれぞれを低減することができる。これにより、測定環境の温度や圧力の変動による測定誤差を最小限にして、ステージ位置を正確に測定することが可能となる。   As described above, in this embodiment, the position of the stage is measured using a laser interferometer and a linear scale. The measurement value measured by the laser interferometer passes through a low-pass filter after being converted into position component data. On the other hand, the measurement value measured on the linear scale is converted into position component data and then passes through the high-pass filter. By adding the output value from the low-pass filter to the output value from the high-pass filter, it is possible to reduce each of the error of the laser interferometer and the error of the linear scale. This makes it possible to accurately measure the stage position while minimizing measurement errors due to temperature and pressure fluctuations in the measurement environment.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

また、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全てのパターン検査装置またはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。   In the above embodiments, descriptions of parts that are not directly required for the description of the present invention, such as the device configuration and control method, are omitted. However, the required device configuration and control method may be appropriately selected and used. Needless to say, you can. In addition, all pattern inspection apparatuses or pattern inspection methods that include elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

3a、402、408、705a、705b ミラー
16a、16b、202 リニアスケール
16a、16b、707a、707b スケール
16a、16b、708a、708b 検出器
20 検査ストライプ
100 検査装置
101 フォトマスク
102 XYθステージ
103 光源
104 拡大光学系
105 フォトダイオードアレイ
106 センサ回路
107 位置回路
107a、107b レーザヘッド
108 比較回路
108a 位置合わせ部
108b 欠陥検出部
109 磁気ディスク装置
110 制御計算機
111 展開回路
112 参照回路
113 オートローダ制御回路
114 ステージ制御回路
115 磁気テープ装置
116 フレキシブルディスク装置
117 CRT
118 パターンモニタ
119 プリンタ
120 バス
122 測長システム
130 オートローダ
170 照明光学系
201、706a、706b レーザ干渉計
203 位置演算部
204 ローパスフィルタ
205 ハイパスフィルタ
206 加算器
300a 第1のレーザ干渉計
300b 第2のレーザ干渉計
403、409 ビームスプリッタ
404、406、410、412 インターフェロメータ
405、411 リファレンスミラー
500 レビュー装置
501 CADデータ
502 設計中間データ
503 フォーマットデータ
504 マスク測定データ
505 マスク検査結果
506 欠陥情報リスト
600 修正装置
701 ステージ
702、704 基台
703 レール
3a, 402,408,705a, 705b mirror 16a, 16b, 202 linear scale 16a 1, 16b 1, 707a, 707b scales 16a 2, 16b 2, 708a, 708b detector 20 test stripe 100 inspection apparatus 101 photomask 102 XY.theta. Stage DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Light source 104 Magnifying optical system 105 Photodiode array 106 Sensor circuit 107 Position circuit 107a, 107b Laser head 108 Comparison circuit 108a Positioning part 108b Defect detection part 109 Magnetic disk apparatus 110 Control computer 111 Development circuit 112 Reference circuit 113 Autoloader control circuit 114 Stage control circuit 115 Magnetic tape device 116 Flexible disk device 117 CRT
118 Pattern Monitor 119 Printer 120 Bus 122 Measuring System 130 Autoloader 170 Illumination Optical System 201, 706a, 706b Laser Interferometer 203 Position Calculation Unit 204 Low Pass Filter 205 High Pass Filter 206 Adder 300a First Laser Interferometer 300b Second Laser Interferometer 403, 409 Beam splitter 404, 406, 410, 412 Interferometer 405, 411 Reference mirror 500 Review device 501 CAD data 502 Design intermediate data 503 Format data 504 Mask measurement data 505 Mask inspection result 506 Defect information list 600 Correction device 701 Stage 702, 704 Base 703 Rail

Claims (5)

試料に光を照明して得られる像を光学系を介して画像センサに結像し欠陥の有無を判定する検査装置において、
前記試料が載置されるステージと、
前記ステージの位置を測定する第1の測定手段と、
前記ステージの位置を測定する第2の測定手段と、
前記第1の測定手段で測定された測定値の内のAC成分を減衰させてDC成分を透過させる第1のフィルタと、
前記第1のフィルタと相補的関係にあり、前記第2の測定手段で測定された測定値の内のDC成分を減衰させてAC成分を透過させる第2のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力値と前記第2のフィルタの出力値とを合成し、得られた合成値を出力する合成部とを有することを特徴とする検査装置。
In an inspection apparatus that images an image obtained by illuminating a sample on an image sensor through an optical system and determines the presence or absence of defects,
A stage on which the sample is placed;
First measuring means for measuring the position of the stage;
Second measuring means for measuring the position of the stage;
A first filter that attenuates the AC component of the measurement value measured by the first measurement means and transmits the DC component;
A second filter that is complementary to the first filter and attenuates the DC component of the measurement value measured by the second measurement means and transmits the AC component;
An inspection apparatus comprising: a combining unit that combines the output value of the first filter and the output value of the second filter and outputs the obtained combined value.
前記第1のフィルタはローパスフィルタであり、
前記第2のフィルタはハイパスフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
The first filter is a low-pass filter;
The inspection apparatus according to claim 1, wherein the second filter is a high-pass filter.
前記第1の測定手段はレーザ干渉計であり、
前記第2の測定手段はリニアスケールであることを特徴とする請求項1または2に記載の検査装置。
The first measuring means is a laser interferometer;
3. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the second measuring unit is a linear scale.
試料に光を照明して得られる像を光学系を介して画像センサに結像し欠陥の有無を判定する検査方法において、
前記ステージの位置を第1の測定手段で測定する工程と、
前記ステージの位置を第2の測定手段で測定する工程と、
前記第1の測定手段で測定された測定値を、該測定値の内のAC成分を減衰させてDC成分を透過させる第1のフィルタに入力する工程と、
前記第2の測定手段で測定された測定値を、前記第1のフィルタと相補的関係にあり、且つ、該測定値の内のDC成分を減衰させてAC成分を透過させる第2のフィルタに入力する工程と、
前記第1のフィルタの出力値と前記第2のフィルタの出力値とを合成し、得られた合成値を出力する工程とを有することを特徴とする検査方法。
In an inspection method for determining the presence or absence of defects by forming an image obtained by illuminating a sample on an image sensor through an optical system,
Measuring the position of the stage with a first measuring means;
Measuring the position of the stage with a second measuring means;
Inputting the measurement value measured by the first measurement means to a first filter that attenuates an AC component of the measurement value and transmits a DC component;
A measurement value measured by the second measurement means is complementary to the first filter, and is a second filter that attenuates the DC component of the measurement value and transmits the AC component. Input process;
And a step of synthesizing the output value of the first filter and the output value of the second filter and outputting the obtained synthesized value.
前記第1の測定手段はレーザ干渉計であり、
前記第2の測定手段はリニアスケールであり、
前記第1のフィルタはローパスフィルタであり、
前記第2のフィルタはハイパスフィルタであることを特徴とする請求項4に記載の検査方法。
The first measuring means is a laser interferometer;
The second measuring means is a linear scale;
The first filter is a low-pass filter;
The inspection method according to claim 4, wherein the second filter is a high-pass filter.
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