JPS58162844A - パタ−ン検査装置 - Google Patents

パタ−ン検査装置

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JPS58162844A
JPS58162844A JP57046050A JP4605082A JPS58162844A JP S58162844 A JPS58162844 A JP S58162844A JP 57046050 A JP57046050 A JP 57046050A JP 4605082 A JP4605082 A JP 4605082A JP S58162844 A JPS58162844 A JP S58162844A
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JP
Japan
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light
lens barrel
optical
positional deviation
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JP57046050A
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JPH0328688B2 (ja
Inventor
Kazuyoshi Sugihara
和佳 杉原
Toru Tojo
東条 徹
Mitsuo Tabata
光雄 田畑
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、・臂ターン欠陥の検出等に供されるツタター
/検査装置の改jLK関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ICの製造において、マスターマスク或いはレチクルK
 /4ターンの断線等の欠陥が存在すると、所望する半
導体素子を得ることができず、歩留シ低下の原因と凍る
。このため、従来マスターマスクやレチクル等のノリー
ン欠陥を自動的に検査するマスク欠陥自動検査装置が用
いられている。この装置では、ス=N y F状の光を
マスク面に照射すると共に1マスクを載置したテーブル
t″X−Y方向に移動させてマスク全函の欠陥検査を行
う。検出可能欠陥の大きさ【小さくすると、検出光学系
の倍率を大きくする必要があ〕、その結果光学系の焦点
深度が浅くなる。光学系の焦点深度が浅くなると、マス
クの反シ等によシ被検査面が焦点深度内から外れ、欠陥
の検出ができなくなる場合がある。そこで、上記のよう
表装置には、被検査伽を自動的に検出光学系の焦点深度
内に入れる自動焦点合わせ機構が付加されている。
w11図は自動焦点合わせ機構を備えた従来のΔターン
欠陥検査装at−示す概略構成図である。
図中1はレチクルで、このしtクル1は固定部2上t−
x方向(紙面左右方向)およびY方向(紙面左右方向)
K移動可能なx−yテーブルS上に@置されている。レ
チクル1の上方には、対物レンズ4および光検出素子5
勢を備えた光学鏡筒6が配置される。この光学鏡筒6は
、弾性部材1を介して固定端に固定されている。さらに
、光学鏡筒Cは、モータ8.ウオーム9.ウオームホイ
ール10およびねじ11等からなる駆動機構によシ上下
動されるものとなっている。また、光学鏡筒6の下部に
は空気の導入孔12および導出孔(ノズル)13等から
なる空気マイク四メータが設けられている。この空気マ
イクロメータは、ノズル13からレチクル1上に空気を
送夛込みその背圧から距離を換算するものである。
また、図中14は光源であシ、この光源14からの光は
来光レンズ151/Cよシ集束されレチクル1の上面(
被検査面)K照射される。そして、レチクル1を透過し
た光を前記対物レンズ4によ〕光検出素子5の受光間に
結儂することによりて、レチクル1のノでターンが検査
される。
しかして、レチクル10反シ等の低周波の上γ動がおる
場合、この変位を前記空気マイク四メータにて検出し、
前記駆動機構により光学鏡筒Cを上下動することによっ
て、レチクル1の反夛等に追従して自動焦点合わせが行
われる。したがりて、レチクル1に反)等の低周波の上
下動があっても、ノ臂ターン欠陥検査を精度喪〈行うこ
とができる。
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。すなわち、LSIのようにIり一ンの線幅が
極めて細くなシ、許容欠陥O大きさがさらに小さくなる
と、検出光学系の焦点深度はさらに浅くなる。その結果
、マスクO反シだけでなくマスクを載置して移動するX
−Yテーブルの走行精度および走行時の振whKよる上
下動の変化についても追従して自動焦点合わせする必要
がある。これらの変位の周波数はマスクの反シによる周
波数に比して遥かに高−髪のであ)、前述した自動焦点
合わせ機構で追従させることは不可能である。このため
、従来装置ではIJIのような線幅の細い/4ターンの
欠陥を高精度に検査することは困難であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、試料を移動しながら試料の被検査面の
ツタ−/を検査するに際し、試料の被検査面を検出光学
系の焦点位置く高い周波数応答性で自動的に食わせるこ
とができ、微細ノ9ターンの欠陥等の検査′を高精度に
行い得る・母ターン検査装置を提供することKある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、試料の被検査面と検出光学系との位置
ずれ全光学的に検出する位置ずれ検出機構と、この検出
機構により検出された位置ずれ情報に応じて検出光学系
を移動駆動する圧電効果を有する駆動部材とからなる自
動焦点合わせ機構を付加したものである。
すなわち本発明は、試料の検査すべき被検査面に光を照
・射すると共くい該試料全透過した光を対物レンズによ
シ・豐ターン検査用光検出素子の受光面に結像して上記
被検査面のパターンを検査するパターン検査装置におい
て、前記光6光軸方向に沿って設けられ前記対物レンズ
および・ダターン検査用光検出素子を取着した光学鏡筒
と、この光学鏡筒に取着された光ビーム発生源1泣置ず
れ検出用光検出素子および該光ビーム発生源からの光ビ
ームを前記被検査面にスポット状に集束すると共に上記
被検査面からの反射光を咳位置ずれ検出用光検出素子の
受光面に結像する光学系からなシ、前記被検査面の所望
位置と実際位置とのずれを検出する位置ずれ検出機構と
、一端が固定されその自由端で前記光学鏡筒を支持する
弾性部材と、前記光学鏡筒と固定端との間に接続され上
記光学鏡筒を前記光軸方向に移動駆動する圧電効果を有
する駆動部材と、前記位置ずれ検出機構によシ検出され
た位置ずれ情報に応じて上記駆動部材による前記光学鏡
筒の移動量を制御する制御系とを具備してなるものであ
る。
〔発明の効果〕
本発1jllKよれば、光学的な位置ずれ検出機構によ
夕得られた試料の被検査面の所望位置と実際位置との位
置キれ情報によシ、圧電効果を有する駆動部材で光学鏡
筒を上下動しているのでζ上記位置ずれを高精[K、か
つ高速応答性良く補正することができる。すなわち、試
料の被検査面を検出光学系(光学鏡筒)の焦点位置に高
い周波数応答性で自動的に合わせることができる。した
がって、微細なパターンの欠陥等をも高精度に検査する
ことができ、半導体技術分野での有用性は絶大なもので
ある。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の一実施例に係わるツタターン欠陥検査
装置を示す概略構成図である0図中21はレチクル(試
料)であり、このレチクル21はその被検査面を下にし
て図“示しないX−Yテーブル上に載置されている。レ
チクル21の上方には光源22が配置されており、この
光源22からの光は集光レンズ23を介して集束されレ
チクルxHc照射される。レチクル21を透過した光は
光学鏡筒24の上部に設けられた対物レンズ25&、2
1b、26eKよ〉、″光学鏡筒24の下部に設けられ
たパターン検査用光検出素子26の受光面に結像される
。そして、この光検出素子26によシ得られ九ノ4ター
ン情報と設計・Iターン情報とを比較することKよ〕、
ノ臂ターン欠陥の有無が検査されるものとなっている。
前記光学鏡筒24は平行バネを構成するよう配列された
弾性部材27,211ft介して固定部29に固定され
ている。弾性部材xi、isは、第3図(1)伽)Kそ
れぞれ平面図および矢視ムーム断面を示す如く、円板体
の所望部分を軸対称に穿設して設けられており、これに
よシ光学鏡筒24は光軸方向(上下方向)Kのみ移動可
動となっている。また、光学鏡筒24と同定部29との
間には、カウンタスゲリング30および駆動部材31が
それぞれ接続されている。カウンタスゲリングSOは光
学鏡筒241−支えこの鏡筒240重量をバランスする
ものである。駆動部材31絋圧電効果を有する素子、例
えばチタン酸ゾルコン酸鉛系の磁器で製作されたピエゾ
素子からなるもので、駆動回路32によシミ圧を印加さ
れて伸縮し、これKよ〕光学鏡筒24が上下動せられる
ものとなっている。なお、第2図中33.34,35.
36は弾性部材27゜28をそれぞれ光学鏡筒24およ
び同定部29に固定するための固定部材であシ、固定部
材33、〜,36はそれぞれ図示しない?ルトによって
光学鏡筒24或いは固定部29に固定されている。
また、前記光学鏡筒24の左方部には、発光用電源47
によシ発光駆動される発光素子(光ビーム発光源)42
が取り付けられている。この発光素子42からの光は、
ビームペンダ43&。
43bおよびレン;e 44 a f介し、集束された
ビームとなり前記レチクル21の被検査面に照射される
。レチクル21の被検査面からの反射光はビームペンダ
43e 、434およびレンズ44kを介し、光学鏡筒
24の右方部に取〉付けられた受光素子(位置ずれ検出
用光検出素子)45の受光面に結像される。受光素子4
5は、゛例えば2分割のホトダイオードからなるもので
、試料21の被検査面が所望位置、つま〕対物レンズ2
5m 、〜、25Cおよび光検出素子26等からなる光
学系の焦点位置にあるときに、その中央部に反射光のス
ポットが結像されるよう位置決めされている。受光素子
46の2つの出力はそれぞれ減算回路46および加算回
路41を介して割算回路4#に供給される。この割算回
路48の出力は、発光素子42の光度変化や光路中の光
学素子の透過率、或い線反射率の変化部が生じても、こ
れらの変化に関係なく、試料21の被検査面の上下動に
対応したものとなる。そして、割算回路48の出力、つ
まシ位置ずれ情報が前記駆動回路32に供給され、これ
Kより光学鏡筒24の移動量が制御されるものとなりて
いる。
ここで、試料21の被検査面が前記光学系O焦点位置に
ある場合、前述したように受光素子45の中央部にス4
.トが結像されるため減算囲路4#の出力は零となる。
このため、割算回路48の出力も零とな夛光学鏡筒24
は移動されない、一方、試料21の被検査面が前記光学
系の焦点位置よシずれた場合、例えば焦点位置よシ下方
1躯変位した場合、受、光素子45に結像されるスポッ
トは中央部よシ下方向にずれる。
このため、減算回路4Cの出力が正或いは負となシ割算
回路48t−介して駆動回路32に与えられる。そして
、駆動回路32によシ前記駆動部材31t−伸艇させる
方向の電圧が印加される。
これにより、光源鏡筒24が上方向く移動し、その結果
前記被検査面の位置ずれが補正されることになる。また
、試料21の被検査面が前記光学系の焦点位置よ〉下方
向にずれた場合は、上記と逆の動作となシその位置ずれ
が自動的に補正さすることてなる。
このように本装置では、レチクル21の被検査面を常に
検出光学系の焦点位置に合わせた状態で、レチクル21
のノ4ターン欠陥を検査することができる。そしてこの
場合、レチクル210被検査問の位置ずれを光学的に検
出すると共に1光学鏡筒24を上下動する駆動部材31
としてピエゾ素子(最小変位50X1応答周波数5kH
z以上)を用い、光学鏡筒24を弾性部材27.211
の弾性変形により移動させているので、高い分解能と高
い応答周波数を得ることができる。実際には最小分解能
0.1[αm]、応答周波数300 [Hs]の高性能
を得ることがでちた。
tた、光学鏡筒24を平行バネを形成するよう配列され
た弾性部材271.18で支持しているので、横方向の
剛性が高く、光学鏡筒241上下動し友楊合にあっても
光学鏡筒24が傾く等の不都合はない。さらに1カウン
タスプリング30によって光学鏡筒24の重量を支えて
いるので、駆動部材31に加わる負荷を小さくすること
ができる。また、発光素子42.受光素子45、レンズ
44h、44bおよびビームベンダ43a、〜、43d
等からなる位置ずれ検出機構を光学鏡筒J4K[抜取シ
付けているので、レチクル21の禎検査鈎に照射される
スポット光の入射角を小さくすることがで亀、これにょ
多位置ずれ検出精度の向上をはかシ得る等の効果を奏す
る。
第4図は他の実施例の要部構成を示す断面図である。な
お、第2図と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。この実施例は、高い周波数応答をよ
シ確実に行うために1組み立て精度の向上をはかったも
のである。
すなわち、前記光学鏡筒24は円、筒状に形成され、そ
の外周面にねじ部24aが設けられている。同様に、前
記固定s29の開口も円形状に形成され、その内周面に
ねじ部29aが設けられている。そして、前記弾性部材
27.28は円環状のナツト51.〜,58によル固定
すしてい心。つまシ、最初にカウンタスプリングJOK
より光学鏡筒24をつるしてお−き、この状態でナツト
5)および弾性部材xrt″入れ、次いでナツトsz、
isを用いダブルナ、ト形式で弾性部材2rを光学鏡筒
24および固定部j19にそれぞれ固定する。次に、駆
動部材31を入れナツト54を所定位置まで入れ、さら
にナツト55t−用いメシルナツト形式で駆動部材31
をナツト53.54間に接続する0次に、ナツト5#お
よび弾性部材28を入れ、前記と同様にナツト57,5
11を用い弾性部材2at光学鏡筒および固定部にそれ
ぞれ固定する。最後に、ナツト54に設けられたねじ穴
にlルト59を差し込み駆動部材31t−持ち上げるよ
うKねじ込む。そして、光学鏡筒24の位置が所定位置
となった時点でボルト59t−固定するものとなってい
る。
このような構成であれば、先の実施例と同様の効果を奏
するのは勿論、各部品の製作精度を上げることなく正確
な組み立てを行い得ると貴う効果を奏する。また、メシ
ルナットで固定するため、確実に固定することができる
。さらに、組み立ておよび分解の簡単化をはか夛得る等
の利点もある。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない0例えば、前記位置ずれ検出用光検出素子として、
固定撮偉素子中、その他の半導体装置検出器を用いても
よい、また、前記弾性部材は第3図に示した形状に限ら
ず、一般に用いられている第2図に示す螺旋形状のもの
でもよいのは、勿論のことである。さらに、駆動部材の
定常位置を調整する調整機構として偏心カム等を用いて
もよい、また、光学鏡筒、試料および光源等の位置関係
を逆にすることも可能である。要するに本発明は、その
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
で自る。
【図面の簡単な説明】
第一図は従来装置を示す概略構成図、第2図は本発明の
一実施例に係わるノリーン欠陥検査装置を示す概略構成
図、第3図(、) (b)は上記実施例装置に用いた弾
性部材の形状を示す平面図および断面図、第4図は他の
実施例の要部構成を示す断面図、第5図は変形例を示す
平面図である。 21・・・レチクル、(試料)、22・・・光源、23
・−集光レンX’、 J 4−・・光学鏡筒、J j 
h eJJkl+25@一対物レンズ、26・・・パタ
ーン検査用光検出素子、21.21・・・弾性部材1.
? # −・・固定部、30・・・カウンタスジリング
、31−・駆動部材、32・・・駆動回路、42・・・
発光素子、47a。 41b、43@、4j&・−ビームベン〆、44畠。 44に−・レンズ、45・・・受光素子(位置ずれ検出
用光検出素子)、51.〜,58・・・ナツト・59・
・・調整用ぎルト。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第 3 図 (a)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  試料の検査すべき被検査面に光を照射すると
    共に1該試料を透過した光を対物レンズによジノ臂ター
    ン検査用光検出素子の受光面に結像して上記被検査面の
    ・!ターンを検査するパターン検査装置において、前記
    光の光軸方向に沿って設けられ前記対物レンズおよび・
    臂ターン検査用光検出素子を取着した光学鏡筒と、この
    光学鏡筒に取着された光6゛−ム生源1位置ずれ検出用
    光検出素子および該光ビーム発生源からの光ビームを前
    記被検査面にスポット状に集束すると共に上記被検査面
    からの反射光t−m位置ずれ検出用光検出素子の受光面
    に結像する光学系からなり、前記被検査面の所望位置と
    実際位置とのずれを検出する位置ずれ検出機構と、一端
    が固定されその自由端で前記光学鏡筒を支持する弾性部
    材と、前記光学鏡筒と固定端との閾に接続され上記光学
    鏡筒を前記光軸方向に移動駆動する圧電効果を有する駆
    動部材と、前記位置ずれ検出機構により検出された位置
    ずれ情報に応じて上記駆動部材による前記光学鏡筒の移
    動量を制御する制御系と金具備してなることを特徴とす
    る・リーン検査装置。
  2. (2)紡記九学鏡筒は円筒状に形成されると共にその外
    周面にねじ部が設けられ、かつ内周面にねじ部が設けら
    れた固定部の中空部内に配置されており、前記弾性部材
    および駆動部材の各一端を上記外周ねじ部に螺合するナ
    ツト類により上記光学鏡筒に固定し、前記弾性部材およ
    び駆動部材の各他端を上記内周ねじ部に螺合するナツト
    類によシ上記固定部に固定してなることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のパターン検査装置。
JP57046050A 1982-03-23 1982-03-23 パタ−ン検査装置 Granted JPS58162844A (ja)

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JPS58162844A true JPS58162844A (ja) 1983-09-27
JPH0328688B2 JPH0328688B2 (ja) 1991-04-19

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238445A (ja) * 1986-04-10 1987-10-19 Hitachi Electronics Eng Co Ltd 表面検査装置
EP0264057A2 (en) * 1986-10-07 1988-04-20 Fujitsu Limited Automatic focusing system for observing means for inspecting an object
JPH01262511A (ja) * 1988-04-13 1989-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置の自動焦点機構
US5092678A (en) * 1986-11-12 1992-03-03 Measurex Corporation On-line sheet formation characterizing method and device

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