JPH08321461A - ステージ検査装置及びその方法 - Google Patents
ステージ検査装置及びその方法Info
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- JPH08321461A JPH08321461A JP32684995A JP32684995A JPH08321461A JP H08321461 A JPH08321461 A JP H08321461A JP 32684995 A JP32684995 A JP 32684995A JP 32684995 A JP32684995 A JP 32684995A JP H08321461 A JPH08321461 A JP H08321461A
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Abstract
つ高精度に検出し、変動位置を特定することができるパ
ターン検査装置及びその方法を提供することにある。 【解決手段】ステージ1の移動量を位置検出用スケール
4で検出し、この検出信号13と同期して、試料3上に
設けたステージの位置精度測定用ターゲットを一次元の
検出器6で検出し、この画像信号を記憶回路10に順次
記憶して二次元の画像に展開し、この画像からターゲッ
トの変動量を求め、ステージ1の精度と速度むらを検出
する。
Description
の位置精度を高精度に測定するパターン検査装置及びそ
の方法に係り、特にステージを走行中に位置変動と濃淡
差を検出する手段を具備したパターン検査装置及びその
方法に関するものである。
れた回路パターンは、高集積化のニーズに対応して微細
化している。回路パターンの微細な欠陥の検出が回路パ
ターン形成の良否を判定する上で非常に重要である。
には、種々の方式が提案されているが、例えば、同一パ
ターンとなるように形成された二つの画像を検出し、位
置合わせを比較して、これらの不一致部を欠陥と判定す
る方法がある。この方法においては、検査速度を向上さ
せるために、ウエハを走行しながら検出する方式を取っ
ている。そのためには、ステージの走行精度を回路パタ
ーン以下に抑えなければ、高精度な検出が不可能であ
る。そこで、走行精度が高いステージが必要であり、走
行精度に応じた検査を行い、製作する必要がある。
図17に示す。被測定ステージ100は、定盤101に
固定される。ステージ100の上面にガラスなどを高精
度に研磨した基準プレート102を固定する。テスト用
インジケータ104、105は固定具103によりステ
ージ100の移動中におこる変動を検出できるように設
置する。
させ、インジケータ104は上下方向の、インジケータ
105は進行方向と直角方向の変動を検出する。この方
法では、基準プレートの面精度により測定精度が決定さ
れ、面精度に依存する。
6、107、108、109のポイントは一般的に測定
器のサンプリング周波数毎の検出となり、測定点間の結
果は平均値となる。このサンプリング周波数は、インジ
ケータの種類によるが、例えば、非接触で検出可能な静
電容量方式のインジケータを使用した場合の検出周波数
は40KHz程度であり、例えば100mm/secの
移動時においては図10の検出ステップlは2.5ミク
ロンとなる。これは、LSIの回路パターンの10倍も
のピッチとなり、回路パターンの欠陥の検出を行う装置
のステージとして、安定した使用ができない。
定ポイントをずらしながら測定を繰り返し、結果をつな
ぎ合わせば可能であるが、測定環境の変動等の誤差要因
が発生して高精度な検出が困難であり、リアルタイムで
の測定は困難である。
図19に示す。まず、ステージ進行方向と直角方向の測
定方法について説明する。被測定ステージ100の上面
に進行方向に対して水平方向に反射面を有した反射ミラ
ー110を固定する。レーザ測長器は、レーザ発振器1
11とカウンタ112からなる。レーザ発振器111か
らのレーザ光は、干渉系113を通過し、曲げミラー1
14により、反射ミラー110に直角に入射させる。カ
ウンタ112により、反射ミラー110の光軸方向の変
化量を求めることができる。
100上の反射ミラー110に照射する。ステージ10
0を走行させ、リアルタイムにカウンタ112によりス
テージ100の横方向の変化量を読みとる。この変化量
がステージの進行方向と直角方向の精度となる。
て説明する。被測定ステージ100の上面に上面方向に
反射面を有した反射ミラー110を固定する。レーザ光
を反射ミラー110に直角に入射させる。横方向の検出
と同様な構成でレーザ測長器を設置し、ステージ100
の上下方向の変化量を読みとる。この変化量がステージ
の進行方向と上下方向の精度となる。
ミラーとレーザ測長器は、構造上ある程度の距離を離さ
なければならない。このとき、レーザ光の周囲の温度が
わずかに変化すると測定精度に影響する。この温度変化
の量は、測定周辺温度が、わずか0.1℃変化すると、
測長結果で数ミクロンの変化として現れる。測定感度
は,十分に満足することができるが、測定条件によっ
て、精度が変化する恐れが発生するため、安定な測定が
不可能である。回路パターン以下の測定精度を得るため
には、安定した環境を提供しなければならなく、膨大な
設備と時間を必要とする。さらにレーザの反射面となる
反射ミラーの表面精度が検出精度に影響を及ぼす。
走行中の測定点のサンプリングが粗く、局所的な変動の
検出が困難であった。さらに、周辺の環境条件によって
測定精度が不安定であった。そのため、回路パターンの
欠陥検査装置において必要な精度を持ったステージを事
前に検査し、製作することは困難であり、実際の検査装
置上で確認する方法を取らざる得なかった。よって、ス
テージの信頼性が低く、パターン欠陥装置等の製作歩留
まりを低減させていた。さらに、パターン欠陥装置等の
検出精度が劣化したときの原因を求めることができなか
った。
決し、走行中の測定精度を回路パターンを構成している
寸法以下で検出することが可能なパターン検査装置及び
その方法を提供することにある。
め、本発明に係る検査装置の構成は、測定に使用する検
査ターゲットを有し,この検査ターゲットを検出する手
段と、この検出手段は、サンプリング周波数を高くした
検出器を用い、この検出器の取り込みを所定のタイミン
グで駆動できる手段と、この検出手段の検出器の出力を
記憶する手段と、ステージを駆動する手段と、このステ
ージの位置を検出する手段とを具備したものである。
図により実施例を説明する。
る。ステージ1は駆動部2によって水平方向に移動可能
である。検査ターゲット500を具備した試料3は、ス
テージ1に固定される。ステージ1の移動方向の位置
は、位置検出用スケール4によってリアルタイムに検出
可能である。
は、例えば一般に開示されている構成の顕微鏡である。
この光学系の検出位置に、一次元のセンサ(例えば光電
変換素子、CCD)6をステージ1の進行方向と直角方
向に配置する。この一次元センサ6には、ステージ1を
移動させたときに、ステージ1の検出ピッチがLSIの
回路パターンの線幅よりも十分に小さくなるような性能
を持つものを選ぶ。例えば、1MHz以上の駆動周波数
で検出可能なものを使用する場合、100mm/sec
の移動時においては、検出ステップは0.1μmとな
る。
号11で制御可能である。位置検出用スケール4の検出
量は、信号12で位置検出回路8により読み取りでき
る。一次元センサ6は、駆動回路9により光学系5で検
出した試料3のターゲット500を検出できる。信号1
4は一次元センサ6の取り込み開始指令信号であり、信
号15は信号14によって指令されたときに得られる画
像信号である。記憶回路10は駆動回路9の画像信号を
逐次記憶が可能であり、例えばステージ1がQの距離だ
け移動した場合その距離に応じた画像を記憶可能であ
る。信号13は、位置検出用スケール4の位置検出回路
8のステージ1の位置に応じた位置情報の信号であり、
ステージ1の駆動回路7と一次元センサ6の駆動回路9
に指令を同時に与えることが可能である。
方向に対して、横方向を水平真直度50、縦方向を垂直
真直度51、横方向の回転をヨーイング52、縦方向の
回転をピッチング53と呼ばれている。
ージの進行方向及び直角方向の2方向の位置が検出可能
な形状のものを使用する。(a)はステージの進行方向の
測定に使用し,ステージの進行方向と直角方向に設けた
ライン上のパターン32で、ピッチをPとしn個連続し
て並べ、ラインの長さをSとする。(b)はステージの進
行方向と直角方向の測定に使用し,ステージ進行方向と
同一方向に設けたライン上のパターン34で、ピッチを
Rとしn´個連続して並べ、長さをVとする。
を用いた時の動作を説明する。まず、ステージ1を駆動
回路7により駆動部2を駆動して移動する。このステー
ジ1の位置は、位置検出用スケール4で読み取られ,信
号12を出力し、位置検出回路8によって信号13を出
力し、これを駆動回路7に送り、移動距離、スピードを
制御しながらステージ1は移動する。信号13は、一次
元センサ6の駆動回路9にも送られ、信号13のタイミ
ングで信号14を出力し、一次元センサ6を駆動して、
光学系5により1次元センサ6の各画素上に結像された
検査ターゲットの像が1ライン分の画像信号15として
得られる。この画像は、信号16とし出力され記憶回路
10に記憶される。順次、位置検出用スケール4の位置
検出回路8によって出力される信号13のタイミングで
画像信号16が得ら、例えば、移動範囲Qの分だけ記憶
回路に記憶される。
たときの記憶回路10の出力結果31を示す。Lは、一
次元センサ6の長さに応じた検出範囲を示す。wは、一
次元センサ6の一回分の画像出力、即ち、1次元センサ
6の光学系5による検出視野内の検査ターゲットの像で
あり、例えば図2の(a)の検査ターゲットを検出したと
きには、光学系5の視野中にあるライン状パターン32
の画像になる。Qは、位置検出用スケール4の位置検出
回路8の出力13のタイミングで検出したものをm回分
並べたものである。すなわち、ステージの移動量Qと検
出範囲Lの2次元の画像が得られる。
したときの結果の一例を示す。記憶画像31は、パター
ン33として検出される。この時、ステージが理想的に
移動すれば、パターン32は、ピッチ、寸法ともにその
まま検出されるはずである。図4において、ピッチPが
変化して,変化量がΔP1からΔP4となった場合、図
1に示すようにステージの進行方向に対して、縦方向の
垂直真直度51、及び縦方向のピッチング53が検出さ
れたと考えられる。この変化した位置は、ステージ1の
絶対値として求められているため、変化がある場所を特
定することが出来る。
したときの結果の一例を示す。記憶画像31は、パター
ン35として検出される。図4での検出結果と同様に、
ステージが理想的に移動すれば、パターン34は、ピッ
チ、寸法ともにそのまま検出されるはずである。図5に
おいて、直線状のパターン34が千鳥状に検出され、ず
れがΔV1からΔV3として検出した場合、図1に示す
ようにステージの進行方向に対して、横方向の水平真直
度50、及び横方向のヨーイング52が検出されたと考
えられる。図4と同様にこの位置は、ステージ1位置の
絶対値として求められているため、変化があった場所を
特定することが出来る。
時の走行精度の全貌を把握することができ、精度劣化の
場所も容易に特定可能である。
方向に対し、直角方向と進行方向とに図2の(a)と(b)
のようなターゲットを別々に設け、それぞれのターゲッ
トを順次測定する方法を示したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、例えば、図6に示すように、図
2の(a)と(b)を複合した格子状の複合パターンを用い
て直角方向と進行方向とを同時に検出することも可能で
ある。この場合にも、図2の(a)と(b)のようなターゲ
ットを別々に検出する場合と同様の効果を得ることがで
きる。
ときの結果を示す。図4、図5の結果が複合した結果と
していびつな格子として現れる。図中の符号は図4、図
5と同様である。このような複合パターンを用いれば、
ステージを1回走査させるだけで、ステージの同一の場
所の水平真直度50、垂直真直度51、ヨーイング5
2、ピッチング53を全て同時に測定することができ
る。
2方向の変位を検出可能な形状であれば回路で用いられ
ているパターンを使用しても同様の効果を得ることが可
能である。
な評価も可能である。即ち、パターンが無い部分に着目
した場合、一次元センサ6の検出タイミングをステージ
1の移動と同期させているので、ステージの速度にむら
があると、一次元センサ6の蓄積時間に変化が発生す
る。その結果、 明るく検出される部分35と、暗く検
出される部分36、変化の無い部分37が現れる。この
とき記憶画像31の断面A−Aの検出信号の変化38を
みると、明るい部分35と暗い部分36で変化した検出
信号になっている。このような検出信号を用いれば、ス
テージ1の走行精度とは別に、速度むらを検出すること
もできる。
位置の変化量として求めた結果を図9に示す。(a)は,
図2(a)の検査ターゲットを使用した時の一例であり、
その検査出力画像である図4のような画像信号から、例
えば左端の4本のライン状パターン33のピッチの平均
値を算出してそれを基準値としたときに、順次右側のラ
インのピッチ(ステージ位置に相当)と基準値との差を
プロットしたものである。また、(b)は、図2(b)の検
査ターゲットを使用した時の一例であり、その検出画像
信号である図5のような画像信号から、例えば左端の4
ライン分(w×4)の画像信号から得られるライン状パ
ターン34の長さVの平均値を算出してそれを基準値と
したときに、順次右側の各検出ラインwの長さとの差を
プロットしたものである。変化量は、検出した画像の最
初の部分を基準として、検出範囲内での位置変化量をそ
れぞれ求めたものである。横軸は、ステージの位置、縦
軸は、位置変化量を示す。比較的変化量の大きい状態の
一例である。結果より、(a)は比較的ばらつきがあるも
のの、(b)の例では、周期的な変化が検出されている。
この結果より、ステージの微小な移動量において、微小
な位置ずれ量を検出可能であることが判る。この周期的
な変化がおきる原因を分析することが可能であり、その
原因を追求して対策を施すことが可能である。
を施して、再度同じ検出を行った例を図10に示す。こ
の例では、変化方向のステージの軸剛性を向上させる対
策を行った。図9と比較すると図9の(b)で見られた周
期的な振動は激減し、ランダムな変化となった。さら
に、(a)(b)とも変化量も大幅に小さくなり、ステージ
の精度が大幅に向上した効果がみられた。このように、
ステージの製作段階で、問題点を洗い出し効果的な対策
を施す事が出来る。
して一次元センサ6を駆動して検出したが、外部の信号
発生機を用いても図2の(b)の検出については同様の効
果が得られる。図11に他の実施例の一例を示す。図1
と同様にステージ1と、検出光学系5、記憶回路10等
は、同様の構成である。外部信号発生装置19は、信号
20を駆動回路9に与え、信号14によって一次元セン
サ6の取り込みを開始する。
とステージ駆動回路7を同時に開始してステージ1と一
次元センサ6を駆動して検出しても同様の効果を得られ
る。
ンサを駆動して検出したが、二次元センサを用いても同
様の効果が得られる。図12に二次元センサを用いた実
施例を示す。二次元センサ50は検出光学系5により試
料3上の検査ターゲット500を検出可能である。駆動
回路51により信号52の取り込み開始指令信号を発生
し、信号53は信号52によって指令されたときに得ら
れる画像信号である。記憶回路55は駆動回路51の画
像信号を逐次記憶が可能であり、例えばステージ1がQ
の距離だけ移動した場合その距離に応じた画像を記憶可
能である。ステージ1の構成は図1と同様である。ステ
ージ1の位置信号13は,ステージ1の駆動回路7と二
次元センサ50の駆動回路51に指令を同時に与えるこ
とが可能である。上記構成において、ステージ1が移動
すると二次元センサ50で検査ターゲット500を検出
し,記憶回路55により図1での結果と同様な効果が得
られる。
ても同様な効果が得られる。図13にその例を示す。ス
テージ1の構成と検出光学系5の構成は図1と同様であ
る。検査ターゲット部501は,ステージ1の進行方向
の長手方向に固定される。検査ターゲット部501のパ
ターン形状は,図2に示す形状と同様に構成する。本構
成においても、図1と同様な効果が得られる。
した場合について、その実施例を図14〜図16に示
す。図14において、検査装置200はステージ201
と検出部202と検査ターゲットを配置したウェハ20
3と画像検出回路204とステージ移動回路205と検
査データを記憶する記憶回路206で構成される。ステ
ージ201上にウェハ203を搭載し、図1で説明した
方法でこのウェハの検査ターゲットを検出して、記憶回
路206に、例えば、図10に示したような検査データ
や、図8から求められるステージ1の走行の速度むらの
データを蓄積する。これらのデータを、ステージ精度マ
ップ207として管理する。
示す。検査装置の構成は、図14と同じである。被検査
ウェハ208を検査し,検査マップ209として管理す
る。この検査マップ209が検査結果となる。図16に
示すようにこの検査マップ209と,検査前に取得した
ステージ精度マップ207を比較して管理マップ210
を作成する。この管理マップ210を判断することによ
って本来の欠陥であるものか,ステージに起因した測定
結果なのか,瞬時に判断が可能になる。この作業を定期
的あるいは本来の半導体検査前に行う。
度の高い検査が可能になる。また,定期的に行うことに
よって,ステージの寿命判定をすることにも活用でき
る。これは,定期的に管理することによってステージの
性能を把握し,この結果が,ある一定の許容値を超えた
場合にステージの調整,清掃を行う指針とすることが可
能となる。
変動及び速度変動を精度良く検出し、精度不足である場
所を正確に特定できる効果が得られる。また、ステージ
単体で、高精度の検査が可能となるため、高精度のステ
ージを供給することが可能である効果が得られる。ま
た,半導体製造ラインに導入することで,精度の高く信
頼正の高い検査が可能となる効果もある。
図である。
る。
ある。
ある。
である。
る。
る。
果の一例である。
結果の一例である。
一実施例である。
である。
スケール、5…検出系、6…検出器、7…駆動回路、8
…位置検出回路、9…駆動回路、10…記憶回路、13
…ステージ位置信号、14…検出タイミング信号、15
…画像信号、31…検出画像、50…二次元センサ,1
04、105…テスト用インジケータ,110…反射ミ
ラー,111…レーザ発振器,112…カウンタ,11
3…干渉系,500…検査ターゲット,501…検査タ
ーゲット部
Claims (8)
- 【請求項1】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前期比検査パターンの像を検出する像検出手段と、該像
検出手段で検出した前期被検査パターンの像に基づいて
前記ステージの移動時の水平真直度とヨーイングおよび
または垂直真直度とピッチングを算出する算出手段とを
備えたことを特徴とするステージ検査装置。 - 【請求項2】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前期比検査パターンの像を前記ステージの移動と同期し
て検出する像検出手段と、該像検出手段で検出した前期
被検査パターンの像に基づいて前記ステージの移動時の
移動位置に対応する位置変動を算出する算出手段とを備
えたことを特徴とするステージ検査装置。 - 【請求項3】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前期比検査パターンを前記ステージの移動と同期して1
次元又は2次元の像として検出する像検出手段と、該像
検出手段で検出した前期被検査パターンの1次元又は2
次元像に基づいて前記ステージの移動時の移動位置に対
応する位置変動量を算出する算出手段と、該算出した前
記ステージの移動時の移動位置に対応する位置変動量を
記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とするステージ
検査装置。 - 【請求項4】前記被検査パターンが、前記ステージの移
動方向および該移動方向に直角な方向の位置情報を有す
ることを特徴とする請求項2または3に記載のステージ
検査装置。 - 【請求項5】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンの像を結像させて検出し、該検出
した前期被検査パターンの像に基づいて前記ステージの
移動時の水平真直度とヨーイングおよびまたは垂直真直
度とピッチングを算出することを特徴とするステージ検
査方法。 - 【請求項6】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンの像を結像させ、該結像された前
期比検査パターンの像を前記ステージの移動と同期して
検出し、該検出した前期被検査パターンの像に基づいて
前記ステージの移動時の移動位置に対応する位置変動を
算出することを特徴とするステージ検査方法。 - 【請求項7】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンの像を結像し、該結像された前期
比検査パターンを前記ステージの移動と同期して1次元
又は2次元の像として検出し、該検出した前期被検査パ
ターンの1次元又は2次元像に基づいて前記ステージの
移動時の移動位置に対応する位置変動量を算出し、該算
出した前記ステージの移動時の移動位置に対応する位置
変動量を記憶することを特徴とするステージ検査方法。 - 【請求項8】前記被検査パターンが、前記ステージの移
動方向および該移動方向に直角な方向の位置情報を有す
ることを特徴とする請求項6または7に記載のステージ
検査方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32684995A JP3267131B2 (ja) | 1994-12-16 | 1995-12-15 | ステージ検査装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-312936 | 1994-12-16 | ||
JP31293694 | 1994-12-16 | ||
JP32684995A JP3267131B2 (ja) | 1994-12-16 | 1995-12-15 | ステージ検査装置及びその方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001290409A Division JP2002156218A (ja) | 1994-12-16 | 2001-09-25 | 試料ステージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08321461A true JPH08321461A (ja) | 1996-12-03 |
JP3267131B2 JP3267131B2 (ja) | 2002-03-18 |
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP3267131B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001040735A1 (fr) * | 1999-12-01 | 2001-06-07 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'analyse/observation |
US6917418B2 (en) | 2002-03-27 | 2005-07-12 | Mori Seiki Co., Ltd. | Accuracy analyzing apparatus for machine tool |
JP2010093250A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Asml Netherlands Bv | 基板測定方法および基板測定装置 |
JP2011009396A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-15 JP JP32684995A patent/JP3267131B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3267131B2 (ja) | 2002-03-18 |
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