JPH07243823A

JPH07243823A - パターン検査装置

Info

Publication number: JPH07243823A
Application number: JP6032777A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tabata; 光雄田畑; Toru Tojo; 徹東條
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】フォーカス系のドリフトを補正することによ
って、正確な焦点位置を常に得るようにしたパターン検
査装置を提供することにある。【構成】試料に同じ設計パターンに基づいて描かれた
複数のパターンをそれぞれ別の検出手段で観察し、その
両者のパターンの違いを検査手段によって比較検査する
方式、あるいは試料に描かれたパターンを検出手段で観
察し、これとパターンの設計データとを検査手段によっ
て比較検査する方式のパターン検査装置において、試料
２を搭載し所定方向に移動可能なテーブル１上に焦点位
置検出用の基準パターン１２を設け、この基準パターン
１２に光源３から光を照射して得られた透過光あるいは
反射光を光学系４を通してセンサ５で受光し、この受光
結果出力に基づいて光学系４の焦点位置を測定して該焦
点位置を補正可能に構成したことを特徴とするパターン
検査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体を製作するとき
に使用されるフォトマスクまたはウェハあるいは液晶基
板などのパターンの検査を行うパターン検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造におけ
る歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、デバイス
をフォトリソグラフィ技術で製造する際に使用されるフ
ォトマスクに生じている欠陥があげられる。このため、
このような欠陥を正確に検査する装置の開発が盛んに行
われ、実用化されている。

【０００３】従来のパターン検査装置の代表例としての
マスク欠陥検査装置は、大きく分けて同じパターンが描
かれた２つのチップをそれぞれ別の検出手段で観察し、
その両者の違いを適当な欠陥検出手段によって比較し検
出する方式と、パターンが描かれたチップを検出手段で
観察し、これとパターンの設計データとを適当な欠陥検
出手段によって比較して欠陥を検出する方式の２つの方
式がある。

【０００４】前者の場合、同じパターンが描かれた２つ
のチップをそれぞれ別の検出手段で観察しているため、
設計データを必要としていないが、同じ欠陥が発生して
いる場合、検出できないという欠点がある。後者の場
合、設計データとの比較を行っているため、このような
問題は生じない。設計データを用いて検査を行う装置と
して例えば、文献（超ＬＳＩ用高精度全自動レチクル検
査装置、電子材料、１９８３年９月、ｐ４７) で示され
た装置、あるいは特公平１−４０４８９号公報で示され
た技術などが挙げられる。

【０００５】レチクルを製作する（描画する）時に使用
された設計データと、検査装置に入力して検査を実行す
る場合に用いられる設計データとは一致していることが
望ましく、この様な思想で設計・製作された描画装置、
検査装置は対で使用することによって効率の良いシステ
ムを構築することができる。

【０００６】上述したパターン検査装置では、適当な波
長の光を試料パターンに照射し、これを光学系で受光素
子に結像し測定パターン像を得ている。常にコントラス
トの良いパターン像を得るために、オートフォーカスシ
ステムが備えられており、パターンの検査中はフォーカ
スサーボが掛けられている。一般に光学系の焦点進度は
使用波長、開口数（ＮＡ）などによって決定される。最
近では検出感度の向上を図って、使用波長の短波長化、
高ＮＡ化が進んでおり、焦点深度はかなり浅くなってい
るため、高い精度でフォーカスをコントロールする必要
性が高まっている。

【０００７】ところで、高精度なフォーカスサーボ自体
は種々考案されているが、長時間に亘ってフォーカスセ
ンサ信号を安定させることは難しい。また、検査の検出
光学系のジャストフォーカス位置も長時間に亘ってみる
と温度，気圧等の環境変化によってドリフトしてしまう
ことが避けられない。発明者らの調査によると、装置環
境を現状で可能な限りコントロールしても、長時間に亘
ってみると０．２〜０．５ミクロン程度のドリフトは避
けられないことが判明している。

【０００８】この程度のドリフトは、一見焦点深度内と
も考えられるが、最近の高ＮＡレンズ使用の場合に検査
に影響の出る焦点範囲は、通常光学レンズで求められて
いた焦点範囲より小さく、パターンの欠陥検査を行う際
に欠陥の取りこぼし等が生じ大きな問題となってきた。

【０００９】このようなフォーカス位置の補正方法とし
ては、特開昭６３−２４０１８０号公報に示されるよう
に、マスクなどの被検査物上に形成されたパターンの一
部を用いて、ラインセンサ信号の立ち上がり立ち下がり
が最も急峻となる位置をジャストフォーカス位置とし、
フォーカスサーボ位置を較正する方法がある。しかしな
がら、この方法では、焦点深度内ではパターンのエッジ
のプロファイルはほとんど変化しないため、焦点深度内
にあるかどうかはわかるが、焦点深度の中心値を精度良
く求めることが難しかった。

【００１０】また、全ての被検査物上に較正用のパター
ンを設けることはパターン設計者側に制約を与えてしま
うため、通常は較正専用の被検査物を別に用意すること
になる。検査の前にその都度、較正用被検査物を載せ変
える作業が必要となり、余分な時間がかかるなどの問題
があった。さらに、高倍率で高精度検査を実行した場
合、検査時間も数時間に及ぶことがあるが、この方法で
は検査途中でフォーカスのドリフトが生じた場合、補正
ができないといった問題点もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のパ
ターン検査装置はフォーカス系のドリフトに起因して焦
点位置測定精度の悪化を招いていた。そして近年高精度
なパターン検査が要求されるようにり、光学系の焦点深
度が浅くなってきている検査装置では、より高精度なオ
ートフォーカスシステムの採用が要求されてきている。

【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、このフォーカス系のドリフトを補正することによ
って正確な焦点位置を常に得るようにしたパターン検査
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の焦点位
置測定精度の悪化は、フォーカス系のドリフトに起因し
ていることに注目している。すなわち従来問題であった
フォーカス系のドリフトによって長時間に亘って高精度
欠陥検出が出来ないなどの問題を解決するものであり、
本発明の骨子は、基本的には検査実行の途中で定期的に
テーブル上に設けられた焦点位置測定用の基準パターン
を観察し、フォーカス系のドリフトを測定し、その結果
をフォーカス制御系のオフセット値を修正することで補
正し、長時間に亘って高精度なフォーカスサーボが掛け
られるオートフォーカスシステムを提供することにあ
る。

【００１４】すなわち、パターンが形成された試料に光
を照射する照射手段と、前記試料に照射された光の透過
光あるいは反射光を光学系を通して受光し前記パターン
の像に応じた測定データを出力する受光手段とを備え、
前記パターンに対応する設計データを入力し該設計デー
タをもとに２値あるいは多値の設計パターンイメージデ
ータを作り出し、この設計パターンイメージデータと前
記測定データとを比較することによりパターンの検査を
行うか、あるいは前記試料内に同一設計データにより描
かれた複数の前記パターンの像に応じた測定データ同士
をそれぞれ比較することによりパターンの検査を行うよ
うに構成したパターン検査装置において、前記試料を搭
載し所定方向に移動可能なテーブル上に焦点位置検出用
の基準パターンを設け、この基準パターンに光を照射し
て得られた透過光あるいは反射光を前記光学系を通して
前記受光手段で受光し、この受光結果出力に基づいて前
記光学系の焦点位置を測定して該焦点位置を補正可能に
構成したことを特徴とするパターン検査装置である。

【００１５】

【作用】上記テーブル上に基準パターンを設ける構成を
採用したことにより、まず、定期的にフォーカスキャリ
ブレーションが可能となり、検査中でもテーブル上に設
けられた基準パターンを検出することによってフォーカ
ス系のドリフトを補正することができる。しかも、受光
手段の種類に応じた基準パターンを設ける、つまり受光
手段として従来から用いられている１次元のラインセン
サを使用した場合には基準パターンをライン＆スペース
パターンとすることにより、高精度にジャストフォーカ
ス位置を求めることができる。

【００１６】また、基準パターンを複数種類設けること
により、要求される検出感度、検査装置側の測定倍率の
変更によって、最適なキャリブレーション用のパターン
を選択して検出でき、さらに従来では１点のフォーカス
位置の測定しかされていなかったものを、１次元受光素
子の出力広範囲に亘ったフォーカス位置を測定するた
め、最適フォーカス位置の測定精度が向上する。このよ
うな作用により、従来よりも信頼性の高い高精度検査が
実行できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のパターン検査装置について図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用する
設計データ比較型のパターン検査装置を示す概略構成図
である。ここではパターン検査装置の理解を深めるため
に、設計データ比較全の自動マスク欠陥検査装置の構
成、検査方式について簡単に説明しておく。

【００１８】ＸＹθテーブル１上にマスク２を設置し、
適当な光源３によってマスク２上のパターンを照射す
る。拡大光学系４を用いて受光素子としての１次元のラ
インセンサ（フォトダイオードアレイ（ＣＣＤラインセ
ンサ））５にパターン像を結像し、センサ回路６で測定
データはＡ／Ｄ変換される。この測定データは位置回路
７からの位置データと供に比較回路８に送られる。

【００１９】一方、パターンの設計データは外部記憶装
置としての磁気デスク装置９から制御計算機（ＣＰＵ）
１０を通してビットパターン発生回路１１に送られ、図
形データを２値化あるいは多値化し、比較回路８に送ら
れる。比較回路８は、位置データを参考に設計データと
測定データとの位置合わせを行い、設計データと測定デ
ータの両者を適当なアルゴリズムにしたがって比較す
る。

【００２０】図２は、マスク２全体を検査するためのマ
スク２の駆動方法の一例と、ラインセンサ５の撮像幅を
示す。すなわち、ラインセンサ５の測定は図２に示すよ
うに、所定の幅しか測定できないために、テーブルを１
軸方向（図２の場合Ｙ軸方向）に連続的に移動させ、端
部にまで移動させた後テーブル１を連続方向と直角（図
２ではＸ方向）にラインセンサ５の測定幅だけステップ
移動させ、マスク２全面の測定を行う。

【００２１】（実施例の概略構成）図３および図４に、
本発明のパターン検査装置のフォーカス補正を行う要部
に係る一実施例の概略構成を示す。

【００２２】本発明のパターン検査装置では、図１に示
したパターン検査装置の概略構成に加えて、テーブル２
上に少なくとも１箇所フォーカス補正用の基準パターン
１２を設けた構成が特徴である。

【００２３】この基準パターン１２は、例えばライン＆
スペースの繰返しパターンであり、この基準パターン１
２は、図３に示されるようにテーブル１上に直接設けら
れても良いし、あるいは図４に示されるようにマスク２
を固定するカセット２０にマスク２を収容して検査を行
うタイプの検査装置であれば、カセット２０に基準パタ
ーン１２を設け、このカセット２０をテーブル１上に固
定することで、基準パターン１２を間接的にテーブル１
上に設けるように構成しても良い。なお、このカセット
２０はマスク２の大きさによって交換可能なようにテー
ブル１上に固定されて使用される。

【００２４】図３および図４に示した構成では、マスク
２に照射された光の透過光を受光素子としてのラインセ
ンサ５で測定する方式である（マスク２からの反射光を
途中に設けたハーフミラー等の光学系を通して受光素子
に導く構成を採用することもできる。）ため、テーブル
１上に固定される基準パターン１２も透過光を測定でき
るようにほぼ試料（マスク２）と同じ材質で製作されて
おり、この基準パターン１２を設けたテーブル１の位置
には、例えば貫通孔が形成されて透過光をセンサ５上に
導くように構成されている。

【００２５】さらに基準パターン１２が設けられる位置
は、マスク２の搬送を行う際にマスクの着脱位置にテー
ブル１が移動したとき、図３および図４に示したように
基準パターン１２を照明光が照射できるような位置に設
けられることが望ましい。このように構成することによ
って、マスク２の交換作業中（着脱あるいは搬送中）に
同時にフォーカスキャリブレーションがを行うことが可
能となり、検査時間トータルの短縮を図ることができ
る。

【００２６】（実施例の望ましい形態（望ましい条
件））図５にマスク２と基準パターン１２の光軸方向の
位置関係を示す。マスク２と基準パターン１２のパター
ン面は、図５に示すようにほぼ同じ高さに固定すること
が望ましいが、フォーカス系の駆動範囲（例えば光学系
４をピエゾ素子等のアクチュエータで移動させるか、あ
るいはテーブル１上のマスク２を光軸方向に移動させる
かで対応することができる範囲）内であれば問題ない。

【００２７】さらに、本発明のフォーカス補正方法にお
いて重要なことは、図３に示したように１次元受光素子
から成るラインセンサ５の方向（図の場合Ｘ方向）と基
準パターン１２のライン＆スペースの方向が一致してい
ることである。つまり、図６に基準パターン１２の拡大
図を示すが、基準パターン１２のライン＆スペース方向
がＸ方向に一致していることが特徴である。このような
方向で基準パターン１２をテーブル１上に固定すること
によって、１次元のラインセンサ５を用いてテーブル１
を１軸方向（Ｘ方向）に移動させる簡単な駆動制御で、
基準パターン１２のライン＆スペースの出力信号を一度
に測定できフォーカスキャリブレーションを行うことが
可能となる。なお、図６に示したライン＆スペースの方
向と直交する方向のライン＆スペースパターンを有する
基準パターン１２を設ける構成でも本発明を実施するこ
とができるが、この場合には、テーブル１をＹ方向にス
キャンし、ラインセンサ５で得られる測定値をメモリ等
の記憶手段に一時記憶し、ライン＆スペースの２次元的
な出力信号を取り込んでデータ処理をする必要があり、
キャリブレーションが複雑になる。

【００２８】また、図６には一例として間隔の異なる３
種類のライン＆スペースを示したように、基準パターン
１２として異なる複数のライン＆スペースパターンが準
備されることが望ましい。

【００２９】この理由は、パターン検査にあたって、高
精度な検査では、光学系４の倍率を変化させて高倍率に
したり、逆に例えば検査速度向上を優先させて検査精度
を下げて検査を行う時は、低倍率にして検査が行われ
る。この結果、ラインセンサ５の画素寸法が上記倍率に
応じて変化する。したがって、複数種類の基準パターン
１２を用意しておき、ラインセンサ５の画素寸法に最適
な寸法のライン＆スペースを選択して用いることが望ま
しいからである。図６に示した３種類の基準パターン１
２の場合には、倍率に応じて（ｘ，ｙ₁ ）、（ｘ，ｙ
₀ ）、（ｘ，ｙ₂ ）のそれぞれの位置を選択して、その
選択した座標にテーブルを位置決めすることによって、
望ましい基準パターン１２の信号を取込むことができ
る。なお、倍率等の検査条件を一定で実施する場合に
は、もちろん基準パターン１２は１種類で良い。

【００３０】なお、本発明者らの調査によると、受光素
子として１次元受光素子（ラインセンサ）５を用いた場
合には、ラインセンサ５を含めた検出光学系に対する最
適なライン＆スペースとして、以下に述べるような３つ
の条件が存在することが判明した。

【００３１】第１の条件は、基準パターン１２のライン
＆スペースの寸法（この寸法はライン＆スペースのピッ
チの１／２として定義される）が画素寸法（ラインセン
サのセンサピッチとして定義される）よりも大きいこと
である。一般的に感度良くフォーカス位置を検出するた
めには、ライン＆スペースの寸法は小さいほど良いが、
ライン＆スペースの寸法が画素寸法以下の場合、図７
（ａ），（ｂ）に示すように、サンプリングの原理から
繰り返しの波形が得られない。最適な測定振幅を得るた
めには、基準パターン１２のライン＆スペースの寸法が
画素寸法よりも大きいことが必要条件となる。

【００３２】第２の条件は、基準パターン１２のライン
＆スペースの寸法が画素寸法の整数倍の条件を満たすこ
とである。この条件が満たされない時は、図７（ｂ）に
示すように、測定振幅が画素の位置に対して周期的に変
化するため、最適なフォーカス位置が検出できにくい。
一方、第２の条件を満足させれば図８（ａ），（ｂ）に
示すように、測定振幅が画素の位置に対して一定となる
ため最適なフォーカス位置を検出し易くなる。さらに
は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ライン＆スペー
スと画素との相対位置が一致すれば最大の測定振幅が得
られる。この相対位置を一致させることは、例えば測定
振幅が最大になるようにテーブル１を位置決めすること
によって容易に達成できる。

【００３３】第３の条件は、光学的コントラストが９０
％以下となるように基準パターン１２のライン＆スペー
スの寸法を設定することである。ここで述べる光学的コ
ントラストとは、図１０に示すように定義されるＭＴＦ
値である。つまり、図１０に示されるライン＆スペース
の光学的波形の最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）と
に基づいて、次式のように定義される。

【００３４】ＭＴＦ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）そして、ＭＴＦ値とライン＆スペースの寸法とは図１１
に示すように、ライン＆スペースの寸法（Ｌ）が大きい
ほどＭＴＦ値が大きいという関係が存在する。一方、Ｍ
ＴＦ値とフォーカス位置との間には、図１２に示すよう
な関係が存在する。つまり、大きな寸法（Ｌ）のライン
＆スペースでは、測定振幅値が一定の領域（不感帯）が
現れてしまいジャストフォーカス位置を決定することが
難しい（図１２（ａ）に相当）が、小さな寸法（Ｌ）の
ライン＆スペースでは、ＭＴＦ値がフォーカス位置に対
して敏感になるためジャストフォーカス位置を決定し易
くなる（図１２（ｂ）に相当）。

【００３５】本発明者等の研究によると、光学的コント
ラストが９０％以下となるようにライン＆スペースの寸
法（Ｌ）を決定すると、測定振幅値が一定の領域が現れ
ず、高精度なフォーカス調整が可能であることが判明し
た。

【００３６】以上、上記第１乃至第３の３つの条件につ
いて具体的な数値の一例を述べると次のようになる。ま
ず、画素の寸法０．２５μｍ（マスク測定面上換算）と
すると、第１条件よりライン＆スペースの寸法（Ｌ）
は、Ｌ≧０．２５μｍとなる。

【００３７】また、例えば光学的コントラスト９０％と
なるライン＆スペースの寸法（Ｌ）を１．５μｍとする
と、第３条件からＬ≦１．５μｍとなる。さらに、第２
条件を考慮すると、Ｌは０．２５μｍ，０．５μｍ，
０．７５μｍ，１．０μｍ，１．２５μｍ，１．５μｍ
のいずれかとなる。

【００３８】このような条件を考慮して、実際に基準パ
ターン１２の形成可能な範囲で小さいライン＆スペース
の寸法値を選択すれば良い。（実施例の詳細な動作・作用）次に本発明に係るパター
ン検査装置の最適フォーカス位置の測定方法の一実施例
について述べる。

【００３９】制御計算機１０により所定の座標位置にテ
ーブル１を移動する。ここでは上記条件に基づいて、セ
ンサ５の画素寸法に対して最適な寸法のライン＆スペー
スパターンを有する基準パターン１２を観察しているも
のとする。オートフォーカス制御をＯＦＦとする。この
時、図１３（ａ）に示すような測定値が得られているも
のとする。図の黒点で示した最大測定値に着目する。制
御計算機１０よりオートフォーカス制御回路１３に光学
系４の位置を変更する指令を出し（図の場合フォーカス
駆動は光学系４を駆動する方式であるため）、光軸方向
の位置を移動させることによって、図１３（ｂ）に示す
ような光軸方向の位置と最大測定値の出力の関係を得る
ことができる。

【００４０】またより高精度に最適フォーカス位置を求
めるために、次のようにすることもできる。つまり、図
１４に示すように光学的に測定可能な範囲のラインセン
サ５の全域の中の複数箇所、例えば中央と左右両サイド
の３か所を測定しそれぞれの近傍での出力振幅Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３が最大を示すフォーカス位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３
を求め、それの平均値（或いは適当なアルゴリズムを用
いた処理結果値）を最適フォーカス位置とする。

【００４１】このように、ラインセンサ５の広い領域の
複数の値を用いて、最適フォーカス位置を決定すること
によって、１点測定では光学レンズの像面湾曲による誤
差などを含んでいたため、他の部分では焦点位置から大
きくずれていたなど、正確なフォーカス面を決定できな
かった問題を解決することができる。また、１次元受光
素子のライン方向とライン＆スペースパターンの方向と
が一致しているため、上述した操作を一度に短時間でで
きる利点もある。

【００４２】以上述べた方法により求めた最適フォーカ
ス位置に常に位置決めすることは以下に述べる具体的な
方法により実現できる。まず、図３に示すオートフォー
カス制御回路１３では、フォーカスサーボをかける位置
をオフセット値として持っている。この値をＺ0 とする
と、制御計算機１０でこの値を管理し、検査する際に光
学系４は常にＺ0 の位置にサーボがかけられるように制
御する。

【００４３】前述した方法により求めた最適フォーカス
位置は、求めた後にこのＺ0 の値として書き替えられる
ように制御する。その結果、例えば温度，気圧等の環境
変化で最適フォーカス位置が変化しても、フォーカス位
置Ｚ0 が最新の最適フォーカス位置に更新されているた
め常に最新の最適フォーカス位置にサーボがかけられ
る。この様な一連のフォーカスキャリブレーション（最
適フォーカス位置を求め、フォーカスサーボをかけるオ
フセット値を更新する）は、環境変化によるフォーカス
位置の変化を考慮して適当な時間経過後に行えばよい。
さらには、前記制御計算機１０で時間間隔を管理し、一
定時間経過後に自動的に実行するようにしてもよい。

【００４４】検出するライン＆スペースパターンを有す
る基準パターン１２は、テーブル１上に設けてあるた
め、このキャリブレーション操作はどんな状態でも可能
である。例えば長時間の検査実行中であっても、検査中
に基準パターンを観察可能な位置に基準パターン１２を
設けることで、試料の搬送を伴わずに実行できる。ま
た、試料がテーブル１上に載っていない状態でも実行で
き、さらに試料が着脱交換されるテーブル位置でこの基
準パターン１２が検出できるように設置しておけば、試
料の交換中にフォーカスキャリブレーションすることが
可能であり、検査時間短縮に寄与する。

【００４５】（実施例の効果）このように構成されたパ
ターン検査装置は、オペレータの時間間隔指定あるいは
制御計算機による自動処理によって定期的に上述したキ
ャリブレーション操作を行い、常に新しいフォーカス位
置に試料（例えばマスク）を位置させてパターン検査を
実行していく。その際、検出する基準パターンがライン
センサを用いた時に、最適フォーカス位置を求めるのに
最も都合が良い理想的なライン＆スペースとしているた
め、高い精度で最適フォーカス位置を求めることができ
る。

【００４６】このため、検査装置に温度，気圧等の周囲
環境変化によってオートフォーカスシステムや検出光学
系にドリフトが生じたとしても定期的に補正されるた
め、常に高い精度でフォーカスサーボをかけてパターン
検査を実行できる。

【００４７】したがって、検出感度が低下せずに、常に
安定した検出感度で検査を実行できる。また、基準パタ
ーンを検査実行中にキャリブレーション操作を行うこと
ができる位置に設けて、検査実行中にキャリブレーショ
ン操作を実行できるため、長時間に亘る検査の途中で生
じる光学系等のドリフトを補正することもできる。

【００４８】さらに、検出する基準パターンをテーブル
上に設けているので、試料上に新たに基準検出パターン
を設ける必要はない。設ける基準パターン１２の方向は
ラインセンサ５の素子方向と一致させているため、容易
にキャリブレーション操作を行うことができる。さら
に、従来では１点観察で求めていたフォーカス位置を、
光学系４の検出範囲の複数箇所での最適フォーカス位置
を求めるように作成されたアルゴリズムを採用すること
によって、より高精度に最適フォーカス位置を求めるこ
ともできる。

【００４９】また、テーブル１上の基準パターン１２の
固定位置を、試料の交換位置にテーブル１を移動させた
時に観察可能な位置に設定することによって、試料の交
換時にフォーカスキャリブレーションが可能であり時間
短縮につながる。

【００５０】上記最適フォーカス位置の算出および補正
方法は、基準パターン１２が固定される光軸方向位置の
精度に依存しない。このためフォーカス駆動部の移動可
能範囲内に取付けられていればよく、基準パターン１２
の取付け調整は容易に実施できる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、簡
単な方法で高精度なフォーカスキャリブレーションが行
え、検出感度の安定したパターン検査装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン検査装置の一実施例に係る
概略システム構成図。

【図２】図１で示したパターン検査装置の試料の移動
方法を示す概念図。

【図３】本発明のパターン検査装置の要部の一実施例
を示す概略図。

【図４】本発明のパターン検査装置の要部の他の実施
例を示す概略図。

【図５】本発明のパターン検査装置の要部の一実施例
を示す概略断面図。

【図６】本発明のパターン検査装置に係る基準パター
ンの一実施例を示すパターンレイアウト図。

【図７】センサ画素寸法より基準パターンのライン＆
スペースの寸法が小さいときのセンサ出力を示す概略
図。

【図８】基準パターンのライン＆スペース寸法がセン
サ画素寸法の整数倍のときのセンサ出力を示す概略図。

【図９】センサ画素と基準パターンのライン＆スペー
スの相対位置が一致したときのセンサ出力を示す概略
図。

【図１０】ＭＴＦ値（光学的コントラスト）の定義を
示す概念図。

【図１１】ＭＴＦ値とライン＆スペースの寸法との関
係を表す図。

【図１２】ＭＴＦ値とフォーカス位置との関係を表す
図。

【図１３】最適フォーカス位置を求めるときの概念
図。

【図１４】受光素子上で複数箇所の最適フォーカス位
置を求めるときの概念図である。

【符号の説明】１テーブル２マスク（試料）３光源４対物レンズ（光学系）５ラインセンサ（受光素子／受光手段）６センサ回路７位置回路８データ比較回路９磁気ディスク（外部記憶装置）１０制御計算機（ＣＰＵ）１１ビットパターン発生回路１２基準パターン１３オートフォーカス制御回路２０カセット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成された試料に光を照射す
る照射手段と、前記試料に照射された光の透過光あるい
は反射光を光学系を通して受光し前記パターンの像に応
じた測定データを出力する受光手段とを備え、前記パタ
ーンに対応する設計データを入力し該設計データに基づ
いて２値あるいは多値の設計パターンイメージデータを
作り出し、この設計パターンイメージデータと前記測定
データとを比較することによりパターンの検査を行う
か、あるいは前記試料内に同一設計データに基づいて描
かれた複数の前記パターンの像に応じた測定データ同士
をそれぞれ比較することによりパターンの検査を行うよ
うに構成したパターン検査装置において、前記試料を搭
載し所定方向に移動可能なテーブル上に焦点位置検出用
の基準パターンを設け、この基準パターンに光を照射し
て得られた透過光あるいは反射光を前記光学系を通して
前記受光手段で受光し、この受光結果出力に基づいて前
記光学系の焦点位置を測定して該焦点位置を補正可能に
構成したことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】前記受光手段を１次元ラインセンサで構
成し、前記基準パターンを前記１次元ラインセンサの素
子配列方向にライン＆スペースが並ぶパターンとなるよ
うに形成したことを特徴とする請求項１記載のパターン
検査装置。
【請求項３】前記基準パターンは、前記受光手段に結
像されるパターン寸法が前記受光手段を構成する受光素
子の画素寸法よりも大きい寸法のライン＆スペースパタ
ーンとして形成される第１の条件と、または前記基準パ
ターンは、前記受光手段に結像されるパターン寸法が前
記受光手段を構成する受光素子の画素寸法の整数倍とな
るようなライン＆スペースパターンとして形成される第
２の条件と、または前記基準パターンは、前記光学系の
光学的コントラストが９０％以下となるようなパターン
寸法に形成される第３の条件とのうち、少なくともいず
れか１つの上記条件を満足するように構成したことを特
徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項４】前記基準パターンは寸法の異なる複数種
類のパターンを形成して設けたことを特徴とする請求項
１記載のパターン検査装置。
【請求項５】前記試料の複数の大きさに対応して準備
された交換可能なカセットを備え、前記基準パターンを
このカセットに設けて該カセットを前記テーブル上に固
定可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のパタ
ーン検査装置。
【請求項６】上記基準パターンは、前記テーブルを前
記試料の交換位置まで移動させた時に、前記光学系で観
察可能な位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の
パターン検査装置。